Komposiittransistor. Darlingtoni transistori koost. Komposiittransistor (Darlingtoni ja Sziklai vooluahel) Komposiittransistori ahel, mis kasutab transistore

Kahest Darlingtoni ahela järgi ühendatud eraldi transistorist koosneva komposiittransistori tähistus on näidatud joonisel nr 1. Nimetatud transistoridest esimene on ühendatud emitteri järgija ahela järgi, esimese transistori emitteri signaal läheb teise transistori baasi. Selle vooluringi eeliseks on selle erakordselt kõrge võimendus. Selle vooluahela üldine vooluvõimendus p on võrdne üksikute transistoride vooluvõimenduskoefitsientide korrutisega: p = pgr2.

Näiteks kui Darlingtoni paari sisendtransistori võimendus on 120 ja teise transistori võimendus on 50, siis on kogu p 6000. Tegelikult on võimendus isegi veidi suurem, kuna kollektori koguvool komposiittransistori väärtus on võrdne temasse transistoridesse siseneva paari kollektorivoolude summaga.
Komposiittransistori täielik vooluring on näidatud joonisel 2. Selles vooluringis moodustavad takistid R 1 ja R 2 pingejaguri, mis tekitab esimese transistori aluses nihke. Komposiittransistori emitteriga ühendatud takisti Rн moodustab väljundahela. Sellist seadet kasutatakse praktikas laialdaselt, eriti juhtudel, kui on vaja suurt vooluvõimendust. Ahel on sisendsignaali suhtes kõrge tundlikkusega ja seda iseloomustab kõrge väljundkollektori voolu tase, mis võimaldab seda voolu kasutada juhtvooluna (eriti madala toitepinge korral). Darlingtoni vooluringi kasutamine aitab vähendada komponentide arvu ahelates.

Darlingtoni vooluahelat kasutatakse madalsagedusvõimendites, ostsillaatorites ja lülitusseadmetes. Darlingtoni vooluahela väljundtakistus on mitu korda väiksem kui sisendtakistus. Selles mõttes on selle omadused sarnased alandava trafo omadustega. Kuid erinevalt trafost võimaldab Darlingtoni ahel suure võimsusega võimendust. Ahela sisendtakistus on ligikaudu võrdne $²Rn-ga ja selle väljundtakistus on tavaliselt väiksem kui Rн. Lülitusseadmetes kasutatakse Darlingtoni vooluringi sagedusalas kuni 25 kHz.

Kirjandus: Matthew Mandl. 200 VALITUD ELEKTROONIKAdiagrammi. Arvutiteaduse ja elektroonikaalase kirjanduse toimetus. © 1978 Prentice-Hall, Inc. © tõlge vene keelde, “Mir”, 1985, 1980

• Sarnased artiklid

Logi sisse kasutades:

Juhuslikud artiklid

• 08.10.2014

  TCA5550 stereoheli, tasakaalu ja tooni reguleerimisel on järgmised parameetrid: Madal mittelineaarne moonutus mitte rohkem kui 0,1% Toitepinge 10-16V (12V nimiväärtus) Voolutarve 15...30mA Sisendpinge 0.5V (võimendus toitepingel 12V seadmest) Tooni reguleerimise vahemik -14...+14dB Tasakaalu reguleerimise vahemik 3dB Kanalite erinevus 45dB Signaali ja müra suhe...

Raadioelektrooniliste ahelate projekteerimisel tuleb sageli ette olukordi, kus soovitakse omada raadioelementide tootjate pakutavatest paremate parameetritega transistore. Mõnel juhul võime vajada suuremat vooluvõimendust h 21 , teistel juhtudel suuremat sisendtakistuse väärtust h 11 ja mõnel juhul väiksemat väljundjuhtivuse väärtust h 22 . Nende probleemide lahendamiseks on suurepärane võimalus kasutada elektroonilist komponenti, mida me allpool arutame.

Komposiittransistori struktuur ja tähistus skeemidel

Allolev vooluahel on samaväärne ühe n-p-n pooljuhiga. Selles vooluringis on emitteri vool VT1 baasvool VT2. Komposiittransistori kollektori voolu määrab peamiselt vool VT2.

Need on kaks eraldi bipolaarset transistorit, mis on valmistatud samal kiibil ja samas pakendis. Koormustakisti asub seal ka esimese bipolaarse transistori emitteri ahelas. Darlingtoni transistoril on samad klemmid, mis tavalisel bipolaarsel transistoril – alus, kollektor ja emitter.

Nagu ülaltoodud jooniselt näeme, on standardne komposiittransistor mitme transistori kombinatsioon. Sõltuvalt keerukusastmest ja võimsuse hajumisest võib Darlingtoni transistore olla rohkem kui kaks.

Komposiittransistori peamiseks eeliseks on oluliselt suurem vooluvõimendus h 21, mida saab ligikaudselt arvutada ahelasse kuuluvate transistoride parameetrite h 21 korrutisena valemi abil.

h 21 = h 21vt1 × h21vt2 (1)

Nii et kui esimese võimendus on 120 ja teise 60, on Darlingtoni vooluringi koguvõimendus võrdne nende väärtuste korrutisega - 7200.

Kuid pidage meeles, et parameeter h21 sõltub üsna tugevalt kollektori voolust. Juhul, kui transistori VT2 baasvool on piisavalt madal, ei pruugi kollektorist VT1 piisata voolu võimenduse h 21 vajaliku väärtuse tagamiseks. Seejärel suurendades h21 ja vastavalt vähendades komposiittransistori baasvoolu, on võimalik saavutada kollektori voolu VT1 suurenemine. Selleks lisatakse emitteri ja VT2 aluse vahele lisatakistus, nagu on näidatud alloleval diagrammil.

Arvutame elemendid Darlingtoni ahela jaoks, mis on kokku pandud näiteks bipolaarsetele transistoridele BC846A, vool VT2 on 1 mA. Seejärel määrame selle baasvoolu avaldise järgi:

i kvt1 =i bvt2 =i kvt2 / h 21vt2 = 1 × 10 -3 A / 200 = 5 × 10 -6 A

Nii madala voolutugevusega 5 μA väheneb koefitsient h 21 järsult ja üldine koefitsient võib olla suurusjärgu võrra väiksem kui arvutatud. Suurendades esimese transistori kollektori voolu täiendava takisti abil, saate märkimisväärselt suurendada üldparameetri h 21 väärtust. Kuna aluse pinge on konstantne (tüüpilise räni kolmejuhtmelise pooljuhi puhul u be = 0,7 V), saab takistuse arvutada järgmiselt:

R = u bevt2 / i evt1 - i bvt2 = 0,7 volti / 0,1 mA - 0,005 mA = 7 kOhm

Sel juhul saame arvestada vooluvõimendusega kuni 40 000. Paljud superbetta transistorid on ehitatud selle skeemi järgi.

Salvi lisades mainin ära, et sellel Darlingtoni vooluringil on selline oluline puudus nagu kõrgendatud pinge Uke. Kui tavatransistorides on pinge 0,2 V, siis komposiittransistoris tõuseb see tasemeni 0,9 V. Selle põhjuseks on vajadus avada VT1 ja selleks on vaja rakendada kuni 0,7 V pingetaset. selle alusele (kui pooljuht kasutas tootmise ajal räni).

Selle tulemusena tehti nimetatud puuduse kõrvaldamiseks klassikalises vooluringis väiksemaid muudatusi ja saadi täiendav Darlingtoni transistor. Selline komposiittransistor koosneb bipolaarsetest seadmetest, kuid erineva juhtivusega: p-n-p ja n-p-n.

Venemaa ja paljud välismaised raadioamatöörid nimetavad seda ühendust Szyklai skeemiks, kuigi seda skeemi nimetati paradoksaalseks paariks.

Komposiittransistoride tüüpiline puudus, mis piirab nende kasutamist, on nende madal jõudlus, seetõttu kasutatakse neid laialdaselt ainult madala sagedusega ahelates. Need töötavad suurepäraselt võimsate ULF-ide väljundfaasides, mootorite ja automaatikaseadmete juhtimisahelates ning autode süüteahelates.

Skeemiskeemides on komposiittransistor tähistatud tavalise bipolaarsena. Kuigi harva kasutatakse sellist komposiittransistori tavapäraselt graafilist esitust vooluringil.

Üks levinumaid on L293D integreeritud koost - need on neli vooluvõimendit ühes korpuses. Lisaks saab L293 mikrokoostu määratleda nelja transistori elektroonilise lülitina.

Mikrolülituse väljundaste koosneb Darlingtoni ja Sziklai ahelate kombinatsioonist.

Lisaks on raadioamatööridelt lugupidamist saanud ka spetsiaalsed Darlingtoni vooluringil põhinevad mikrokoostud. Näiteks . See integraallülitus on sisuliselt seitsme Darlingtoni transistori maatriks. Sellised universaalsed sõlmed kaunistavad suurepäraselt amatöörraadioahelaid ja muudavad need funktsionaalsemaks.

Mikroskeem on seitsme kanaliga võimsate koormuste lüliti, mis põhineb avatud kollektoriga komposiit Darlingtoni transistoridel. Lülitid sisaldavad kaitsedioode, mis võimaldavad lülitada induktiivseid koormusi, näiteks relee pooli. ULN2004 lüliti on vajalik võimsate koormuste ühendamisel CMOS-i loogikakiipidega.

Akut läbivat laadimisvoolu, olenevalt sellel olevast pingest (rakendatud B-E ristmikule VT1), reguleerib transistor VT1, mille kollektori pinge juhib LED-i laadimisindikaatorit (laadimise ajal väheneb laadimisvool ja LED põleb kustub järk-järgult) ja võimas komposiittransistor, mis sisaldab VT2, VT3, VT4.

Esialgse ULF-i kaudu võimendamist vajav signaal juhitakse eeldiferentsiaalvõimendi astmesse, mis on ehitatud komposiit-VT1 ja VT2 alusel. Diferentsiaalahela kasutamine võimendi astmes vähendab müraefekte ja tagab negatiivse tagasiside. OS-i pinge antakse transistori VT2 alusele võimsusvõimendi väljundist. DC tagasisidet rakendatakse takisti R6 kaudu.

Kui generaator on sisse lülitatud, hakkab kondensaator C1 laadima, seejärel avaneb zeneri diood ja relee K1 töötab. Kondensaator hakkab tühjenema läbi takisti ja komposiittransistori. Mõne aja pärast lülitub relee välja ja algab uus generaatori tsükkel.

Integraallülitustes ja diskreetelektroonikas on laialt levinud kahte tüüpi komposiittransistorid: Darlingtoni ja Sziklai ahelad. Mikrotoiteahelates, nagu op-amp sisendastmed, tagavad liittransistorid suure sisendtakistuse ja madala sisendvoolu. Suure vooluga töötavates seadmetes (näiteks pingestabilisaatorite või võimsusvõimendite väljundastmete jaoks) on efektiivsuse suurendamiseks vaja tagada jõutransistoride suur vooluvõimendus.

Siklai skeem rakendab võimsat p-n-p väikese võimsusega suure võimendusega transistor p-n-p transistor väikesega IN ja võimas n-p-n transistor ( Joonis 7.51). Integraallülitustes rakendab see kaasamine kõrge beetaversiooniga p-n-p transistoripõhine horisontaalne p-n-p transistor ja vertikaalne n-p-n transistor. Seda vooluahelat kasutatakse ka võimsates push-pull väljundastmetes, kui kasutatakse sama polaarsusega väljundtransistore ( n-p-n).

Joonis 7.51 – komposiit p-n-p transistor Joonis 7.52 - komposiit n-p-n Szyklai ahela järgi, transistor Darlingtoni vooluahela järgi

Sziklai ahel või täiendav Darlingtoni transistor käitub nagu transistor p-n-p tüüp ( Joonis 7.51) suure vooluvõimendusega,

Sisendpinge on identne ühe transistoriga. Küllastuspinge on kõrgem kui üksiku transistori pinge languse võrra emitteri ristmikul. n-p-n transistor. Ränitransistoride puhul on see pinge suurusjärgus üks volt, erinevalt ühe transistori volti murdosast. Aluse ja emitteri vahel n-p-n transistor (VT2), on soovitatav lisada väikese takistusega takisti kontrollimatu voolu summutamiseks ja termilise stabiilsuse suurendamiseks.

Darlingtoni transistor on realiseeritud unipolaarsete transistorite abil ( Joonis 7.52). Vooluvõimendus määratakse komponenttransistoride koefitsientide korrutisega.

Darlingtoni transistori sisendpinge on kaks korda suurem kui üksikul transistoril. Küllastuspinge ületab väljundtransistori. Operatsioonivõimendi sisendtakistus at

.

Darlingtoni vooluahelat kasutatakse diskreetsetes monoliitsetes lülitustransistorides. Kaks transistorit, kaks šunditakistit ja kaitsediood ( Joonis 7.53). Takistid R 1 ja R 2 vähendage võimendust madala voolu režiimis, ( Joonis 7.38), mis tagab kontrollimatu voolu madala väärtuse ja suletud transistori tööpinge tõusu,

Joonis 7.53 – Monoliitse Darlingtoni impulsstransistori elektriahel

Takisti R2 (umbes 100 oomi) moodustatakse tehnoloogilise šundi kujul, mis sarnaneb türistorite katoodsiirde šuntidega. Sel eesmärgil jäetakse fotolitograafia abil emitteri moodustamisel teatud kohalikesse piirkondadesse ringikujuline oksiidmask. Need kohalikud maskid ei lase doonori lisandil hajuda ja need jäävad p- veerud ( Joonis 7.54). Pärast metalliseerimist kogu emitteri ala ulatuses esindavad need veerud hajutatud takistust R2 ja kaitsedioodi D ( Joonis 7.53). Kaitsediood kaitseb emitteri ristmikke purunemise eest, kui kollektori pinge on vastupidine. Darlingtoni ahelat kasutava transistori sisendvõimsustarve on poolteist kuni kaks suurusjärku väiksem kui üksikul transistoril. Maksimaalne lülitussagedus sõltub piirpingest ja kollektori voolust. Voolutransistorid töötavad edukalt impulssmuundurites kuni sageduseni 100 kHz. Monoliitse Darlingtoni transistori eripäraks on selle ruutülekande karakteristikud, kuna IN- ampri karakteristik suureneb lineaarselt kollektorivoolu suurenemisega maksimaalse väärtuseni,

Võimendit nimetatakse täpselt nii, mitte sellepärast, et selle autor on DARLINGTON, vaid seetõttu, et võimsusvõimendi väljundaste on ehitatud Darlingtoni (komposiit)transistoridele.

Viitamiseks : Kaks sama struktuuriga transistorit on suure võimenduse saavutamiseks spetsiaalsel viisil ühendatud. See transistoride ühendus moodustab komposiittransistori ehk Darlingtoni transistori, mis on nimetatud selle vooluahela konstruktsiooni leiutaja järgi. Sellist transistorit kasutatakse suure vooluga töötavates ahelates (näiteks pinge stabilisaatori ahelates, võimsusvõimendite väljundastmetes) ja võimendite sisendastmetes, kui on vaja tagada kõrge sisendtakistus. Liittransistoril on kolm terminali (baas, emitter ja kollektor), mis on samaväärsed tavalise üksiku transistori klemmidega. Tüüpilise komposiittransistori vooluvõimendus on suure võimsusega transistoride puhul ≈1000 ja väikese võimsusega transistoride puhul ≈50 000.

Darlingtoni transistori eelised

Suur vooluvõimendus.

Darlingtoni vooluahel on valmistatud integraallülitustena ja sama voolu juures on räni tööpind väiksem kui bipolaarsetel transistoridel. Need ahelad pakuvad suurt huvi kõrgepinge korral.

Liittransistori puudused

Madal jõudlus, eriti üleminek avatud olekust suletud olekusse. Sel põhjusel kasutatakse komposiittransistore peamiselt madala sagedusega võtme- ja võimendiahelates, kõrgetel sagedustel on nende parameetrid halvemad kui üksikul transistoril.

Pingelangus baas-emitteri ristmikul Darlingtoni vooluringis on peaaegu kaks korda suurem kui tavalisel transistoril ja ränitransistoride puhul on see umbes 1,2–1,4 V.

Kõrge kollektori-emitteri küllastuspinge, ränitransistori puhul umbes 0,9 V väikese võimsusega transistoride puhul ja umbes 2 V suure võimsusega transistoride puhul.

ULF-i skemaatiline diagramm

Võimendit võib nimetada kõige odavamaks võimaluseks subwooferi võimendi ise ehitamiseks. Skeemis on kõige väärtuslikum väljundtransistorid, mille hind ei ületa 1 dollarit. Teoreetiliselt saab sellise võimendi kokku panna 3-5 dollari eest ilma toiteallikata. Teeme väikese võrdluse: milline mikroskeem suudab anda 100-200 vatti võimsust 4-oomisele koormusele? Kohe tulevad meelde kuulsad inimesed. Aga kui võrrelda hindu, siis Darlingtoni ringrada on nii odavam kui ka võimsam kui TDA7294!

Mikroskeem ise, ilma komponentideta, maksab vähemalt 3 dollarit ja Darlingtoni vooluahela aktiivsete komponentide hind ei ületa 2-2,5 dollarit! Pealegi on Darlingtoni vooluahel 50–70 vatti võimsam kui TDA7294!

4-oomise koormuse korral annab võimendi 150 vatti; see on odavaim ja parim valik subwooferi võimendi jaoks. Võimendi vooluringis kasutatakse odavaid alaldi dioode, mida võib leida igast elektroonilisest seadmest.

Võimendi suudab sellist võimsust anda tänu sellele, et väljundis kasutatakse komposiittransistore, kuid soovi korral saab need asendada tavalistega. Mugav on kasutada komplementaarpaari KT827/25, kuid loomulikult langeb võimendi võimsus 50-70 vatini. Diferentsiaalikaskaadis saate kasutada kodumaist KT361 või KT3107.

Transistori TIP41 täielik analoog on meie KT819A.See transistor võimendab diferentsiaalastmete signaali ja juhib väljundeid.Emitteritakisteid saab kasutada võimsusega 2-5 vatti, need kaitsevad väljundastet. Lisateavet TIP41C transistori tehniliste omaduste kohta. TIP41 ja TIP42 andmeleht.

PN-ühenduse materjal: Si

Transistori struktuur: NPN

Transistori konstantse kollektori võimsuse hajumise (Pc) piirväärtus: 65 W

Kollektor-baasi konstantse pinge piirväärtus (Ucb): 140 V

Transistori kollektor-emitteri konstantse pinge (Uce) piirväärtus: 100 V

Emitter-baasi konstantse pinge piirväärtus (Ueb): 5 V

Transistori konstantse kollektori voolu piirväärtus (Ic max): 6 A

p-n-siirde piirtemperatuur (Tj): 150 C

Transistori vooluülekandeteguri (Ft) piirsagedus: 3 MHz

- Kollektori ristmiku mahtuvus (Cc): pF

Staatiline voolu ülekandetegur ühises emitteri ahelas (Hfe), min: 20

Sellist võimendit saab kasutada nii subwooferina kui ka lairiba akustika jaoks. Ka võimendi jõudlus on päris hea. 4-oomise koormuse korral on võimendi väljundvõimsus umbes 150 vatti, 8-oomise koormuse korral on võimsus 100 vatti, võimendi maksimaalne võimsus võib +/- toiteallika korral ulatuda kuni 200 vatti. 50 volti.

Darlingtoni komposiittransistor koosneb paarist standardsest transistorist, mis on kombineeritud kristalli ja ühise kaitsekattega. Tavaliselt ei kasutata joonistel sellise transistori asukoha tähistamiseks spetsiaalseid sümboleid, vaid standardtüüpi transistoride tähistamiseks kasutatavat.

Ühe elemendi emitteri ahelaga on ühendatud koormustakisti. Darlingtoni transistori klemmid on sarnased bipolaarse pooljuhttrioodiga:

• alus;
• emitter;
• koguja.

Lisaks komposiittransistori üldtunnustatud versioonile on seda mitut tüüpi.

Sziklai paar ja kaskoodahel

Teine liitpooljuhttrioodi nimi on Darlingtoni paar. Lisaks temale on seal ka paar Siklai. See on põhielementide diaadi sarnane kombinatsioon, mis erineb selle poolest, et sisaldab erinevat tüüpi transistore.

Mis puutub kaskoodahelasse, siis see on ka komposiittransistori variant, kus üks pooljuhttriood on ühendatud OE-ga ahela järgi, teine ​​aga OB-ga. Selline seade sarnaneb lihtsa transistoriga, mis sisaldub OE-ga vooluringis, kuid millel on paremad sageduskarakteristikud, kõrge sisendtakistus ja suur lineaarvahemik edastatava signaali väiksema moonutusega.

Komposiittransistoride eelised ja puudused

Darlingtoni transistori võimsust ja keerukust saab reguleerida, suurendades selles sisalduvate bipolaarsete transistoride arvu. Samuti on üks, mis sisaldab bipolaarset ja mida kasutatakse kõrgepingeelektroonika valdkonnas.

Komposiittransistoride peamine eelis on nende võime pakkuda suurt vooluvõimendust. Fakt on see, et kui mõlema transistori võimendus on 60, siis kui nad töötavad koos komposiittransistoris, võrdub koguvõimendus selle koostisesse kuuluvate transistoride koefitsientide korrutisega (antud juhul 3600). Selle tulemusena on Darlingtoni transistori avamiseks vaja üsna väikest baasvoolu.

Komposiittransistoride puuduseks on nende madal töökiirus, mistõttu sobivad need kasutamiseks ainult madalatel sagedustel töötavates ahelates. Sageli esinevad komposiittransistorid võimsate madalsagedusvõimendite väljundastmete komponendina.

Seadme omadused

Komposiittransistoride puhul on pinge järkjärguline vähenemine piki juhti baas-emitteri ristmikul kaks korda suurem kui standard. Pinge vähenemise tase avatud transistoril on ligikaudu võrdne dioodi pingelangusega.

Selle indikaatori järgi on komposiittransistor sarnane astmelise trafoga. Kuid võrreldes trafo omadustega on Darlingtoni transistoril palju suurem võimsuse suurenemine. Sellised transistorid võivad kasutada lüliteid sagedusega kuni 25 Hz.

Komposiittransistoride tööstusliku tootmise süsteem on üles seatud nii, et moodul on täielikult varustatud ja varustatud emitteri takistiga.

Kuidas testida Darlingtoni transistorit

Lihtsaim viis liittransistori testimiseks on järgmine:

• Emiter on ühendatud toiteallika negatiivse poolega;
• Kollektor on ühendatud lambipirni ühe klemmiga, selle teine ​​​​klemm suunatakse toiteallika "plussile";
• Takisti abil kantakse alusele positiivne pinge, pirn süttib;
• Takisti abil kantakse negatiivne pinge alusele, pirn ei põle.

Kui kõik osutus kirjeldatud viisil, siis transistor töötab.

Kirjutage artiklile kommentaare, täiendusi, võib-olla jäin millestki kahe silma vahele. Heitke pilk peale, mul on hea meel, kui leiate minu omast midagi muud kasulikku.