Схема дарлингтона

Основные технические характеристики

Обычно у транзисторов серии S8050 такие технические характеристики:

Тип проводимости транзистора NPN;
Тип корпуса ТО-92 или SOT-23;
Максимально допустимый коллекторный ток (Maximum Collector Current) IK макс (Ic max) 0,7А или 700мА (mA), при температуре окружающей среды 25 градусов (С);
Максимальное допустимое напряжение между коллектором и эмиттером (Collector-Emitter Voltage) UКЭ макс (VCE) не более 20 В (V);
Максимальное допустимое напряжение между эмиттером и базой (Emitter-Base Voltage)UЭБ макс(VЕВО) не более 5 В (V);
Максимальная мощность, рассеиваемая на коллекторе(Maximum Collector Dissipation) PK макс (PC ) 1 Ватт (Watt);
Граничная частота передачи тока(Current Gain Bandw >

Внимание! Параметры транзистора S8050 у разных производителей могут незначительно отличатся друг от друга

Аналоги и описание

Комплементарной парой для него является S8550. Полные аналоги (не Российские) транзистора s8050 можно считать 9013, 9014 и 2N5551 их смело ставим взамен вышедшему из строя s8050.

Максимально допустимый коллекторный ток составляет 700 мА (mA), поэтому можно управлять только нагрузками, которые находятся в пределах 0,7 А.;
Максимальное напряжение, которое этот транзистор может пропустить через контакты коллектора и эмиттера, составляет 20 В (V), поэтому вы можете использовать его только в цепях, которые работают под напряжением 20 В(V);
Нормальное значение коэффициента усиления по току транзистора равно 110 hFE, а максимальное значение 400 hFE;
Максимальное значение усиления показывает максимальное усиление сигнала, которое Вы можете получить от транзистора в электронной схеме.

Применение

Транзисторы S8050 чаще всего применяются в качестве усилителя сигналов (обычно в усилителях класса B), двуконтактных схемах с комплементарным транзистором S8550, в качестве электронного ключа для небольших нагрузок, например:

Где и как мы можем использовать ? Транзистор S8050 это идеальный компонент для выполнения небольших и общих задач в электронных схемах. Вы можете использовать его в качестве переключателя в электронных цепях для включения нагрузок до 700 Ма (mA). 700 мА (mA) достаточно для работы с различными незначительными нагрузками. Его также используют в качестве усилителя на малых ступенях усиления или в качестве отдельного усилителя на малых сигналах.

В каких режимах функционирует полевой транзистор

Режим отсечки

Как уже упоминалось, расстояние между стоком и истоком, регулируется затвором. Алгоритм работы транзистора виден в простейшей схеме, управляющей качеством освещения от лампы накаливания. Когда на затворе отсутствует напряжение, он закрыт, и электрический ток через лампу накаливания не течет.

Для управления светом лампы нужна смена напряжения на затворе по отношению к истоку. У нас n-канальный транзистор, поэтому на затвор подается напряжение со знаком “+”. В окончательном виде irfz44n схема выглядит так:

Так каким же должно быть напряжение на затворе, чтобы ток внутри цепи стока-истока был максимальным?

Возьмем стрелочный блок питания irfz44n для регуляции напряжения. Соберем его по схеме и подадим на затвор 1 В. Лампа не загорится. Если же увеличить напряжение до 3,5 В, амперметр покажет появление тока в лампе накаливания. Но она все равно не загорится, так как такой силы тока не хватает для накала вольфрамовой нити.

Режим активной работы irfz44n

Напряжение в районе 3,5 В частично приоткрывает транзистор. Этот показатель отличается у разных видов полевиков и находится в пределах 0,5-5 В. В даташит этот показатель именуют Gate threshold voltage (предельное напряжение затвора).

Если плавно регулировать величину канала устройства, повышая напряжение, поданное на затвор, становится видно постепенное накаливание нити лампы. Корректируя уровень напряжения, можно создать необходимый уровень освещения. Это и объясняет название данного режима — активный. При нем сопротивление индуцируемого канала транзистора меняется, согласно напряжению на затворе.

В результате активной работы устройство может перегреться. Поэтому необходимо пользоваться охлаждающим радиатором, рассеивающим тепло в окружающую среду.

Режим насыщения irfz44n

Для полного открытия полевого транзистора требуется подача напряжения до того момента, пока лампа не станет гореть на уровне всего канала. В данном режиме сопротивление канала стока-истока находится в минимуме и почти не сопротивляется течению электрического тока.

Примечательно, что само устройство в данном случае не нагревается. Это можно объяснить формулой: P= I2C R. При сопротивлении, равном каким-то сотым долям ома транзистору просто не с чего нагреваться.

Так что, самые мягкие режимы для полевика — это полное открытие или закрытие канала. Если он закрыт, сопротивление канала стремится к бесконечности, а ток, проходящих через него, минимален по закону Ома. Если подставить эти значения в формулу выше, будет понятно, что рассеянная мощность приближается к нулю.

Электрические параметры

В следующей таблице приведены основные параметры, используемые при расчете электрических схем.

Обратный ток коллектора – обратный ток коллекторногоперехода при свободном (не подключенном никуда) эмиттере. Его наличие приводит к нагреву транзистора. С увеличением температуры быстро растет.

Коэффициент усиления по току – отношение величин коллекторного и базового токов при активном режиме. Его величина определяет способность транзистора к усилению сигналов.

Напряжения насыщения – величина напряжений на p-n переходах транзистора, который находится в состоянии насыщения, то есть оба перехода смещены в прямом направлении (открыты). Такое состояние прибора используется в ключевых схемах.

Граничная частота – частота сигнала, при которой h_FE транзистора падает до 1. Обычно приемлемой для работы считается частота 0,1 f_T.

Выходная и входная емкости – эквивалентные емкости, являющиеся суммой емкостей Скб и Сбэ. Их величина существенна при работе с сигналами высокой частоты и в переключателях.

Коэффициент шума – отношение полной мощности шумов на выходе к ее части, вызываемой тепловыми шумами генератора шума. Параметр играет роль в случае необходимости усиления слабых сигналов. R_G – выходное сопротивление источника сигнала.

Обозначение	Параметр	Условия измерений	Значение
			Мин.	Тип.	Макс.
I_CBO	Обратный ток коллектора, nA	V_CB=30В, I_E =0			15
h_FE (h₂₁)	Коэффициент усиления	V_CE=5В, I_C =2мА	110		800
V_CE(sat)(U_BEsat)	Напряжение насыщения к-э, мВ	I_C=10 мA, I_B=0,5мA		90	250
I_C=100 мA, I_B=5мA		200	600
V_BE(sat)(U_BEsat)	Напряжение насыщения б-э, мВ	I_C =10 мA, I_B=0,5мA		700
I_C =100 мA, I_B=5мA		900
V_BE (U_BE)	Напряжение б-э (прямое), В	V_CE=5 В, I_C =2 мA	580	660	700
V_CE=5 В, I_C =10 мA			720
f_T	Граничная частота, МГц	V_CE=5В, I_C =10мA, f=100 MГц		300
C_ob	Выходная емкость, пФ	V_CB=10В, I_E =0, f= 1MГц		3,5	6
C_ib	Входная емкость, пФ	V_EB=0,5В, I_С =0, f= 1MГц		9
NF (F)	Коэффициент шума, дБ	ВС546-548	V_CE=5В, I_C =0,2мA, R_G=2кОм, f= 1кГц, Δf=200Гц		2	10
ВС549, 550		1,2	4
ВС549	V_CE=5В, I_C =0,2мA, R_G=2кОм, f= 30-15000 Гц		1,4	4
ВС550		1,4	3

Примечания:

Измерение параметров проводилось при температуре окружающей среды 25° С. Предельно допустимые значения указаны для тех же условий.
В первом столбце обеих таблиц в скобках указаны обозначения, принятые в соответствии с ГОСТ 15172-70.

Пример транзисторной схемы Дарлингтона

Рассмотрим следующую схему, где пара Дарлингтона используется для переключения нагрузки, которая рассчитана на 12 В и 80 Вт. Усиление тока первого и второго транзисторов возьмем как 50 и 60 соответственно. Таким образом, базовый ток, необходимый для полного включения лампы, рассчитывается следующим образом.

Ток коллектора равен току нагрузки,

I _C = 80/12 = 6,67 A

Выходной ток транзистора Дарлингтона задается как Ic = I _B (β ₁ + β ₂ + β ₁ β ₂ ),

I _B = I _C / (β ₁ + β ₂ + β ₁ β ₂ )

Коэффициент усиления по току, β₁= 50 and β₂= 60

Итак, I_B= 6.67 / (50 + 60 + (60 × 50))

I_B = 2.2 mA

Из приведенного выше расчета ясно, что при небольшом базовом токе мы можем переключать большие нагрузки. Этот небольшой базовый ток может подаваться с любого выхода микроконтроллера или любых цифровых логических схем.

Биполярный транзистор

Биполярный транзистор обладает двумя переходами: p-n-p или n-p-n. Принципиальное различие между ними – направление течения тока.

Коллектор и эмиттер, обладающие одинаковой проводимостью (в n-p-n транзисторе n-проводимостью), разделены базой, которая обладает p-проводимостью. Если даже эмиттер подключен к источнику питания, ему не пробиться напрямую в коллектор. Для этого необходимо подать ток на базу.

В таком случае электроны из эмиттера заполняют «дырки» последней. Но так как база слабо легирована, то и дырок в ней мало. Поэтому большая часть электронов переходит в коллектор и они начинают свое движение по цепи. Ток коллектора практически равен току эмиттера, ведь на базу приходится очень маленькое его значение.

Чтобы нагляднее себе это представить, можно воспользоваться аналогией с водопроводной трубой. Для управления количеством воды нужен вентиль (транзистор). Если приложить к нему небольшое усилие, он увеличит свое проходное сечение трубы и через него начнет проходить больше воды.

Основные особенности транзистора Дарлингтона

Основное достоинство составного транзистора это большой коэффициент усиления по току.

Следует вспомнить один из основных параметров биполярного транзистора. Это коэффициент усиления (h21). Он ещё обозначается буквой β («бета») греческого алфавита. Он всегда больше или равен 1. Если коэффициент усиления первого транзистора равен 120, а второго 60 то коэффициент усиления составного уже равен произведению этих величин, то есть 7200, а это очень даже неплохо. В результате достаточно очень небольшого тока базы, чтобы транзистор открылся.

Инженер Шиклаи (Sziklai) несколько видоизменил соединение Дарлингтона и получил транзистор, который назвали комплементарный транзистор Дарлингтона. Вспомним, что комплементарной парой называют два элемента с абсолютно одинаковыми электрическими параметрами, но разной проводимости. Такой парой в своё время были КТ315 и КТ361. В отличие от транзистора Дарлингтона, составной транзистор по схеме Шиклаи собран из биполярных разной проводимости: p-n-p и n-p-n. Вот пример составного транзистора по схеме Шиклаи, который работает как транзистор с n-p-n проводимостью, хотя и состоит из двух различной структуры.

схема Шиклаи

К недостаткам составных транзисторов следует отнести невысокое быстродействие, поэтому они нашли широкое применение только в низкочастотных схемах. Такие транзисторы прекрасно зарекомендовали себя в выходных каскадах мощных усилителей низкой частоты, в схемах управления электродвигателями, в коммутаторах электронных схем зажигания автомобилей.

Хорошо зарекомендовал себя для работы в электронных схемах зажигания мощный n-p-n транзистор Дарлингтона BU931.

Основные электрические параметры:

Напряжение коллектор – эмиттер 500 V;
Напряжение эмиттер – база 5 V;
Ток коллектора – 15 А;
Ток коллектора максимальный – 30 А;
Мощность рассеивания при 250С – 135 W;
Температура кристалла (перехода) – 1750С.

На принципиальных схемах нет какого-либо специального значка-символа для обозначения составных транзисторов. В подавляющем большинстве случаев он обозначается на схеме как обычный транзистор. Хотя бывают и исключения. Вот одно из его возможных обозначений на принципиальной схеме.

Напомню, что сборка Дарлингтона может иметь как p-n-p структуру, так n-p-n. В связи с этим, производители электронных компонентов выпускают комплементарные пары. К таким можно отнести серии TIP120-127 и MJ11028-33. Так, например, транзисторы TIP120, TIP121, TIP122 имеют структуру n-p-n, а TIP125, TIP126, TIP127 — p-n-p.

Также на принципиальных схемах можно встретить и вот такое обозначение.

Почему мы используем транзистор Дарлингтона?

Как известно, для перевода транзистора в режим проводимости требуется небольшой базовый ток в схеме с общим эмиттером. Иногда этого малого тока базы (коэффициент усиления по току) может быть недостаточно, чтобы перевести транзистор в состояние проводимости.

Коэффициент усиления по току или бета транзистора — это отношение тока коллектора к току базы.

Блок питания 0…30 В / 3A
Набор для сборки регулируемого блока питания…

Подробнее

Коэффициент усиления транзистора или коэффициент усиления по току (β) = ток нагрузки или коллектора / входной или базовый ток.

Ток нагрузки = коэффициент усиления по току (β) × базовый ток

Для обычного транзистора значение β составляет примерно 100. Приведенное выше соотношение говорит о том, что ток нагрузки превышает в 100 раз базовый ток транзистора.

Рассмотрим схематичный рисунок, приведенный ниже. Здесь транзистор с переменным резистором, подключенным между источником питания и базой транзистора, используется для изменения яркости лампы.

В этой схеме базовый ток является единственным фактором, который определяет ток, протекающий через коллектор — эмиттер. Таким образом, изменяя сопротивление переменного резистора, можно добиться изменения яркости свечения лампы.

Если значение сопротивления переменного резистора больше, то базовый ток уменьшается — транзистор выключается. Когда сопротивление слишком мало, достаточное количество тока будет протекать через базу, что приведет к увеличению тока коллектор-эмиттер, соответственно лампа будет светить ярче. Это усиление тока в транзисторе.

В приведенном выше примере мы видели управление нагрузкой (лампой) с использованием одного транзистора. Но в некоторых схемах входной базовый ток от источника может быть недостаточным для управления нагрузкой. Мы знаем, что величина тока, протекающего через коллектор-эмиттер, является произведением тока базы и коэффициента усиления транзистора.

Поскольку увеличение тока от источника невозможно, единственный способ увеличить ток нагрузки — это увеличить коэффициент усиления транзистора. Но для каждого транзистора это постоянный коэффициент. Однако мы можем увеличить усиление, используя комбинацию из двух транзисторов. Эта конфигурация называется конфигурацией Дарлингтона.

Транзистор Дарлингтона представляет собой соединение двух транзисторов определенным образом. Пара биполярных транзисторов обеспечивает очень высокое усиление тока по сравнению с одним стандартным транзистором, как упомянуто выше.

Пара этих транзисторов может быть PNP или NP. На рисунке ниже показана конфигурация пары Дарлингтона с NPN, а также с транзисторами PNP.

Виды транзисторов

По принципу действия и строению различают полупроводниковые триоды:

полевые;
биполярные;
комбинированные.

Эти транзисторы выполняют одинаковые функции, однако существуют различия в принципе их работы.

Полевые

Данный вид триодов ещё называют униполярным, из-за электрических свойств – у них протекает ток только одной полярности. По строению и типу управления эти устройства подразделяются на 3 вида:

Транзисторы с управляющим p-n переходом (рис. 6).
С изолированным затвором (бывают со встроенным либо с индуцированным каналом).
МДП, со структурой: металл-диэлектрик-проводник.

Отличительная черта изолированного затвора – наличие диэлектрика между ним и каналом.

Детали очень чувствительны к статическому электричеству.

Схемы полевых триодов показано на рисунке 5.

Рис. 5. Полевые транзисторыРис. 6. Фото реального полевого триода

Обратите внимание на название электродов: сток, исток и затвор. Полевые транзисторы потребляют очень мало энергии

Они могут работать больше года от небольшой батарейки или аккумулятора. Поэтому они нашли широкое применение в современных электронных устройствах, таких как пульты дистанционного управления, мобильные гаджеты и т.п

Полевые транзисторы потребляют очень мало энергии. Они могут работать больше года от небольшой батарейки или аккумулятора. Поэтому они нашли широкое применение в современных электронных устройствах, таких как пульты дистанционного управления, мобильные гаджеты и т.п.

Биполярные

Об этом виде транзисторов много сказано в подразделе «Базовый принцип работы». Отметим лишь, что название «Биполярный» устройство получило из-за способности пропускать заряды противоположных знаков через один канал. Их особенностью является низкое выходное сопротивление.

Транзисторы усиливают сигналы, работают как коммутационные устройства. В цепь коллектора можно включать достаточно мощную нагрузку. Благодаря большому току коллектора можно понизить сопротивление нагрузки.

Более детально о строении и принципе работы рассмотрим ниже.

Комбинированные

С целью достижения определённых электрических параметров от применения одного дискретного элемента разработчики транзисторов изобретают комбинированные конструкции. Среди них можно выделить:

биполярные транзисторы с внедрёнными и их схему резисторами;
комбинации из двух триодов (одинаковых или разных структур) в одном корпусе;
лямбда-диоды – сочетание двух полевых триодов, образующих участок с отрицательным сопротивлением;
конструкции, в которых полевой триод с изолированным затвором управляет биполярным триодом (применяются для управления электромоторами).

Комбинированные транзисторы – это, по сути, элементарная микросхема в одном корпусе.

Это интересно: Как подключить электроплиту к 220 Вольт — кратко и понятно

Транзисторы КТ315А, КТ315Б, КТ315В, КТ315Г, КТ315Д, КТ315И, КТ315Ж.

Т ранзисторы КТ315 — кремниевые, маломощные высокочастотные, структуры — n-p-n. Корпус пластиковый — желтого, красного, темно — зеленого, оранжевого цветов. Масса — около 0,18г. Маркировка буквенно — цифровая, либо буквенная. Цоколевка легко определяется с помощью буквы, обозначающей подкласс транзистора. Она распологается напротив вывода эмиттера. Вывод коллектора — посередине, базы — оставшийся, крайний.

Наиболее широко распространенный отечественный транзистор. При изготовлении КТ315 впервые массово была применена планарно — эпитаксиальная технология. На пластине из материала n — проводимости формировался участок базы, проводимостью — p, затем, уже в нем — n участок эмиттера. Эта технология способствовала значительному удешевлению производства, при меньшем разбросе параметрических характеристик, по тому времени — довольно высоких.

Благодаря плоской форме корпуса и выводов КТ315 хорошо подходит для поверхностного монтажа. Таким образом, применение КТ315 позволило в свое время значительно уменьшить размеры элементов ТТЛ советских ЭВМ второго поколения. Область применения КТ315 черезвычайно широка, кроме элементов логики это — низкочастотные, среднечастотные, высокочастотные усилители, генераторы, все что сотавляло основу огромного количества бытовых и промышленных электронных устройств советской эпохи.

Разработка КТ315 была отмечена в 1973 г. Государственной премией СССР. Примечательно, что КТ315 до сих пор производятся в Белоруссии, в корпусе ТО-92.

Наиболее важные параметры.

Граничная частота передачи тока — 250 МГц. Коэффициент передачи тока у транзисторов КТ315А, КТ315В, КТ315Д — от 20 до 90. У транзисторов КТ315Б,КТ315Г,КТ315Е — от 50 до 350. У транзистора КТ315Ж, — от 30 до 250. У транзистора КТ315Ж, не менее 30.

Максимальное напряжение коллектор — эмиттер. транзистора КТ315А — 25в. Транзистора КТ315Б — 20в, транзистора КТ315Ж — 15в. У транзисторов КТ315В, КТ315Д — 40 в. у транзисторов КТ315Г, КТ315Е — 35 в. У транзистора КТ315И — 60 в.

Напряжение насыщения база — эмиттер при токе коллектора 20 мА, а токе базы — 2 мА: У транзисторов КТ315А, КТ315Б, КТ315В, КТ315Г — 1,1 в. У транзисторов КТ315Д, КТ315Е — 1,5 в. У транзисторов КТ315Ж — 0,9 в.

Напряжение насыщения коллектор — эмиттер при токе коллектора 20 мА, а токе базы 2 мА: У транзисторов КТ315А, КТ315Б, КТ315В, КТ315Г — 0,4 в. У транзисторов КТ315Д, КТ315Е — 1 в. У транзисторов КТ315Ж — 0,5 в.

Максимальное напряжение эмиттер-база — 6 в.

Обратный ток коллектор-эмиттер при предельном напряжении : У транзисторов КТ315А, КТ315Б, КТ315В, КТ315Г, КТ315Д, КТ315Е — 1 мкА. У транзисторов КТ315Ж — 10 мкА. У транзисторов КТ315И — 100 мкА.

Обратный ток коллектора при напряжении колектор-база 10в — 1 мкА.

Максимальный ток коллектора. У транзисторов КТ315А, КТ315Б, КТ315В, КТ315Г, КТ315Д, КТ315Е — 100 мА. У транзисторов КТ315Ж, КТ315И — 50 мА.

Емкость коллекторного перехода при напряжении коллектор-база 10 в, не более: У транзисторов КТ315А, КТ315Б, КТ315В, КТ315Г,КТ315Д, КТ315Е, КТ315И — 7 пФ. У транзисторов КТ315Ж — 10 пФ.

Рассеиваемая мощность коллектора.

У транзисторов КТ315А, КТ315Б, КТ315В, КТ315Г, КТ315Д, КТ315Е — 150 мВт. У транзисторов КТ315Ж, КТ315И — 100 мВт.

Зарубежные аналоги транзисторов КТ315.

Прямых зарубежных аналогов у КТ315 нет. Наиболее близкий аналог(полное совпадение параметров) транзистора КТ315А — BFP719.

Аналог КТ315Б — 2SC633. Параметры этих транзисторов в основном совпадают, но у 2SC633 несколько ниже граничная частота передачи тока — 200МГц.

Аналог КТ315Г — BFP722, КТ315Д — BC546B

Преимущества пары Дарлингтон

Пара Дарлингтона имеет несколько преимуществ по сравнению со стандартным одиночным транзистором. Вот некоторые из них:

Он обеспечивает очень высокий коэффициент усиления по току, чем стандартный одиночный транзистор
Он обеспечивает очень высокий входной импеданс или хорошее преобразование импеданса.
Они могут быть двумя отдельными транзисторами или поставляются в одном корпусе.
Простая и удобная конфигурация схемы, так как используется всего несколько компонентов.
В случае пары фотодарлингтон внешний шум намного меньше по сравнению с фототранзистором с внешним усилителем.

Related Datasheets

Номер в каталоге	Описание	Производители
MJ2955	Complementary Power Transistors	Multicomp
MJ2955	PNP PLANAR SILICON TRANSISTOR(AUDIO POWER AMPLIFIER DC TO DC CONVERTER)	Wing Shing Computer Components
MJ2955	COMPLEMENTARY SILICON POWER TRANSISTORS	ST Microelectronics
MJ2955	15 AMPERE POWER TRANSISTORS COMPLEMENTARY SILICON 60 VOLTS 115 WATTS	Motorola Semiconductors

Номер в каталоге	Описание	Производители
6MBP200RA-060	Intelligent Power Module	Fuji Electric
ADF41020	18 GHz Microwave PLL Synthesizer	Analog Devices
AN-SY6280	Low Loss Power Distribution Switch	Silergy

DataSheet26.com | 2020 | Контакты | Поиск

Конфигурации транзисторов Дарлингтона

Рассмотрим конфигурацию NPN транзистора Дарлингтона. В этом случае очень маленький базовый ток вызывает протекание большого тока эмиттера, который затем подается на базу следующего транзистора.

Усиленный ток в первом транзисторе снова усиливается вторым транзистором. Следовательно, ток коллектор-эмиттер второго транзистора становиться значительным.

Предположим, что если коэффициент усиления по току первого транзистора равен β1, а коэффициент усиления по току второго транзистора равен β2, то общий коэффициент усиления по току транзисторов будет равен произведению β1 и β2. Если взять два транзистора с β равным 100, то общее усиление тока составит 10000. Это значение очень высокое по сравнению с одним транзистором, поэтому этот высокий коэффициент усиления по току дает высокий ток нагрузки.

Как правило, для включения транзистора базовое входное напряжение должно быть больше 0,7 В. Поскольку в этой конфигурации используются два транзистора, базовое напряжение должно быть не менее 1,4 В.

Из рисунка, усиление тока первого транзистора

β₁= I_C1/I_B1,

следовательно, I_C1 = β₁ I_B1

Аналогично, коэффициент усиления по току следующего транзистора

β₂= I_C2/I_B2, then I_C2= β₂I_B2

Общий ток на коллекторе I_C= I_C1+I_C2

I_C = β₁ I_B1+ β₂ I_B2

базовый ток второго транзистора

I_B2 = I_B+ I_C1

I_B2= β₁ I_B+ I_B

I_B2= I_B (1 + β₁)

Подставляя в вышеприведенное уравнение

I_C= β₁ I_B+ β₂I_B (1 + β₁)

I_C = I_B (β₁+ β₂ + β₁ β₂)

В приведенном выше соотношении можно сделать вывод, что

I_C= I_B (β₁ β₂)

β = (β₁ β₂)

V_BE = V_BE1 + V_BE2

Исторический

Реплика первого транзистора (концевого транзистора) Шокли, Бардина и Браттейна

→ Основная статья :

Идея «усиливающего ток» или переключающего ток компонента на основе полупроводников уже была описана в 1920-х годах Юлиусом Эдгаром Лилиенфельдом . Лилиенфельд описал электронный компонент, который основан на явлении, позже названном «полевым эффектом», то есть изменении проводимости материала в присутствии электрического поля, и который сегодня сопоставим с полевым транзистором . Более или менее независимо от этого многие другие группы исследовали электрические эффекты в твердых телах в 1930-х и 1940-х годах. Теории о легировании материалов уже существовали, но полевой транзистор поначалу не увенчался успехом (см., Среди прочего, WR Brinkman et al., IM Ross или B. Lojek).

Одной из этих исследовательских групп была группа полупроводников Мервина Келли в Bell Laboratories в 1930-х годах , которая была воссоздана после Второй мировой войны в 1946 году под руководством Уильяма Б. Шокли и Стэнли Моргана . Она также занималась реализацией компонента полевого эффекта с использованием материалов кремний и германий . За это время Джон Бардин получил важную информацию о полевых эффектах. Он осознал, что даже относительно небольшое количество поверхностных состояний может скрыть изменения заряда в полупроводнике и, таким образом, помешать реализации компонента полевого эффекта. Вместе с другими членами группы, прежде всего с Уолтером Браттейном , он исследовал, как следует очищать поверхность, чтобы уменьшить влияние таких условий на поверхности. В рамках этой разработки Браттейн впервые наблюдал увеличение напряжения в 15 раз 16 декабря 1947 года. В своем эксперименте он отрезал кончик клина из полистирола, покрытого золотом , так что два золотых контакта лежали близко друг к другу. были созданы. Путем прижатия этого клина к кристаллу германия был создан первый транзистор с острием . После еще одного теста осциллятора 23 декабря с Х. Р. Муром в присутствии Р. Б. Гибни, Дж. Бардина, Г. Л. Пирсона, У. Шокли, У. Браттейна, Х. Флетчера и Р. Боуна он представил компонент руководству следующим образом. накануне. Шокли, Бардин и Браттейн получили Нобелевскую премию за открытие транзисторного эффекта и дальнейшие работы в этой области.

Еще один важный шаг вперед был сделан Гордоном Тилом и Морганом Спарксом в Bell Labs в начале 1950-х годов, когда они разработали производственный процесс для производства биполярных транзисторов в виде переходных транзисторов с выращенным / выращенным p-n переходом из кристалла (см. Вытянутый транзистор ). ., Первые образцы были представлены Bell Labs в 1951 году. Основой по-прежнему был германий, первые коммерчески доступные кремниевые транзисторы с переходом были разработаны Тилом в 1954 году в Texas Instruments , при этом параллельная работа проводилась независимо Моррисом Таненбаумом в Bell Labs.

Основные характеристики

Основная особенностью всех видов транзисторов является способность управлять мощным током с помощью небольшого по силе. Их отношение показывает насколько эффективен полупроводниковый прибор.

В биполярных транзисторах этот показатель называется статическим коэффициентом передачи тока базы. Он характеризует, во сколько раз основной коллекторный ток больше вызвавшего его тока базы. Этот параметр имеет очень широкое значение и может достигать 800.

Для полевых транзисторов схожий по типу параметр называется крутизной входной характеристики или проводимостью прямой передачи тока. Если вкратце, он показывает, на сколько изменится напряжение, проходящее через канал, если изменить напряжение затвора на 1 В.

Если на транзистор подать сигнал с определенной частотой, то он многократно усилит его. Это свойство полупроводниковых приборов применяется в радиоэлектронике. Однако существует предел усиления частоты, за которым триод уже не в состоянии усилить сигнал.

Еще одной показательной характеристикой транзистора является максимальная допустимая рассеиваемая мощность. Дело в том, что при работе любого электрического прибора вырабатывается тепло. Оно тем больше, чем выше значения силы тока и напряжения в цепи.

Отводится оно несколькими способами: с помощью специальных радиаторов, принудительного обдува воздухом и другими. Таким образом, существует некий предел количества теплоты для любого триода (для каждого он разный), который он может рассеять в пространство. Поэтому при выборе прибора исходят из характеристик электрической цепи, на который предстоит установить транзистор.

Применение сборки Дарлингтона в микросхемах

Широко используются интегральные микросхемы, содержащие несколько составных транзисторов. Одной из самых распространённых является интегральная сборка L293D. Её частенько применяют в своих самоделках любители робототехники. Микросхема L293D — это четыре усилителя тока в общем корпусе. Поскольку в рассмотренном выше двухтактном усилителе всегда открыт только один транзистор, то выход усилителя поочерёдно подключается или к плюсу или к минусу источника питания. Это зависит от величины входного напряжения. По сути дела мы имеем электронный ключ. То есть микросхему L293 можно определить как четыре электронных ключа.

Вот «кусочек» схемы выходного каскада микросхемы L293D, взятого из её даташита (справочного листа).

Как видим, выходной каскад состоит из комбинации схем Дарлингтона и Шиклаи. Верхняя часть схемы — это составной транзистор по схеме Шиклаи, а нижняя часть выполнена по схеме Дарлингтона.

Многие помнят те времена, когда вместо DVD-плееров были видеомагнитофоны. И с помощью микросхемы L293 осуществлялось управление двумя электродвигателями видеомагнитофона, причём в полнофункциональном режиме. У каждого двигателя можно было управлять не только направлением вращения, но подавая сигналы с ШИМ-контроллера можно было в больших пределах управлять скоростью вращения.

Весьма обширное применение получили и специализированные микросхемы на основе схемы Дарлингтона. Примером может служить микросхема ULN2003A (аналог К1109КТ22). Эта интегральная схема является матрицей из семи транзисторов Дарлингтона. Такие универсальные сборки можно легко применять в радиолюбительских схемах, например, радиоуправляемом реле. Об этом я поведал тут.

Главная &raquo Радиоэлектроника для начинающих &raquo Текущая страница

Также Вам будет интересно узнать:

Заключение

Информация о маркировочных кодах, содержащаяся в литературе, требует критического подхода и осмысления. К сожалению, красиво оформленный каталог с безукоризненной полиграфией не гарантируют от опечаток, ошибок, разночтений и противоречий, поэтому исходите из данных, что приведены в справочнике о маркировке радиоэлементов.

В заключение хотелось бы поблагодарить источники, которые были использованы для подбора материала к данной статье:

www.mp16.ru

www.rudatasheet.ru

www.texnic.ru

www.solo-project.com

www.ra4a.narod.ru

Предыдущая
ПолупроводникиЧто такое биполярный транзистор
Следующая
ПолупроводникиSMD транзисторы