חישובי טרנזיסטור דרלינגטון

טרנזיסטור דרלינגטון הוא חיבור ידוע ופופולרי באמצעות זוג טרנזיסטור צומת טרנזיסטור דו קוטבי (BJT), המיועד לפעול כמו מאוחד. 'מְצוּיָן' טרָנזִיסטוֹר. התרשים הבא מציג את פרטי החיבור.

הַגדָרָה

ניתן להגדיר טרנזיסטור של דרלינגטון כחיבור בין שני BJT שמאפשר להם ליצור BJT מרוכב יחיד הרוכש כמות משמעותית של רווח נוכחי, שעשוי לנוע מעבר לאלף בדרך כלל.

היתרון העיקרי בתצורה זו הוא שהטרנזיסטור המרוכב מתנהג כמו מכשיר יחיד בעל משופר רווח נוכחי שווה ערך לתוצר הרווחים הנוכחיים של כל טרנזיסטור.

אם חיבור דרלינגטון מורכב משני BJT בודדים עם עליות שוטפות β₁ו- β_שתייםניתן לחשב את הרווח הנוכחי המשולב באמצעות הנוסחה:

ב_ד= β₁ב_שתיים-------- (12.7)

כאשר משתמשים בטרנזיסטורים תואמים בחיבור דרלינגטון כך ש- β₁= β_שתיים= β, הנוסחה שלעיל עבור הרווח הנוכחי הופכת לפשוטה כ:

ב_ד= β^שתיים-------- (12.8)

טרנזיסטור דרלינגטון ארוז

בשל הפופולריות העצומה שלו, הטרנזיסטורים של דרלינגטון מיוצרים וזמינים גם בחבילה אחת הכוללת שני רכיבי BJT מחוברים פנימית כיחידה אחת.

הטבלה הבאה מספקת את גליון הנתונים של זוג דרלינגטון לדוגמא בתוך חבילה אחת.

הרווח הנוכחי המצוין, הוא הרווח הנקי משני ה- BJT. היחידה מגיעה עם 3 מסופים סטנדרטיים חיצוניים, כלומר בסיס, פולט, אספן.

סוג זה של טרנזיסטורים דרלינגטון ארוזים בעלי תכונות חיצוניות הדומות לטרנזיסטור רגיל, אך בעלי תפוקת רווח זרם גבוהה מאוד ומשופרת, בהשוואה לטרנזיסטורים בודדים רגילים.

כיצד DC הטיה מעגל טרנזיסטור דרלינגטון

האיור הבא מציג מעגל דרלינגטון משותף המשתמש בטרנזיסטורים עם רווח זרם גבוה מאוד β_ד.

כאן ניתן לחשב את זרם הבסיס באמצעות הנוסחה:

אני_ב= V._{זֶרֶם יָשָׁר}- וי_{לִהיוֹת}/ ר_ב+ β_דר_IS-------------- (12.9)

למרות שזה עשוי להיראות דומה לזה משוואה אשר מוחלת בדרך כלל על כל BJT רגיל , הערך β_דבמשוואה הנ'ל יהיה גבוה משמעותית, ו- V_{לִהיוֹת}יהיה גדול יחסית. זה הוכח גם בגיליון הנתונים לדוגמה שהוצג בפסקה הקודמת.

לכן ניתן לחשב את זרם הפולט כ:

אני_IS= (β_ד+ 1) אני_ב≈ β_דאני_ב-------------- (12.10)

מתח DC יהיה:

ו_IS= אני_ISר_IS-------------- (12.11)

ו_ב= V._IS+ V._{לִהיוֹת}-------------- (12.12)

דוגמה 1 נפתרה

על פי הנתונים המופיעים באיור הבא, חישב את זרמי ההטיה והמתחים של מעגל דרלינגטון.

פִּתָרוֹן : החלת שווי 12.9 זרם הבסיס נקבע כ:

אני_ב= 18 V - 1.6 V / 3.3 MΩ + 8000 (390Ω) ≈ 2.56 μA

החלת שווי 12.10, ניתן להעריך את זרם הפולט כ:

אני_IS000 8000 (2.56 μA) ≈ 20.28 mA ≈ אני_ג

ניתן לחשב את מתח ה- DC הפולט באמצעות משוואה 12.11, כמו:

ו_IS= 20.48 mA (390Ω) ≈ 8 V,

לבסוף ניתן להעריך את מתח הקולט על ידי יישום Eq. 12.12 כמפורט להלן:

ו_ב= 8 וולט + 1.6 וולט = 9.6 וולט

בדוגמה זו מתח האספקה ​​בקולט הדרלינגטון יהיה:
ו_ג= 18 וולט

מעגל דרווילטון שווה ערך ל- AC

באיור המוצג למטה נוכל לראות א חסיד פולט BJT מעגל מחובר במצב דרלינגטון. מסוף הבסיס של הזוג מחובר לאות קלט AC דרך הקבל C1.

אות AC הפלט המתקבל דרך הקבל C2 משויך למסוף הפולט של המכשיר.

תוצאת הסימולציה של התצורה לעיל מוצגת באיור הבא. כאן ניתן לראות את הטרנזיסטור של דרלינגטון מוחלף במעגל שווה ערך AC בעל התנגדות כניסה ר _אני ומקור פלט של זרם המיוצג כ- ב _ד אני _ב

ניתן לחשב את עכבת הקלט של AC כמוסבר להלן:

זרם בסיס AC שעובר ר _אני הוא:

אני_ב= V._אני- וי_אוֹ/ r_אני---------- (12.13)

מאז
ו_אוֹ= (אני_ב+ β_דאני_ב) ר_IS---------- (12.14)

אם אנו מיישמים את שווי 12.13 בשוואה. 12.14 אנו מקבלים:

אני_בר_אני= V._אני- וי_אוֹ= V._אני- אני_ב(1 + β_ד) ר_IS

פתרון האמור לעיל עבור ו _אני:

ו_אני= אני_ב[ר_אני+ (1 + β_ד) ר_IS]

ו_אני/ אני_ב= r_אני+ β_דר_IS

כעת, בבחינת בסיס הטרנזיסטור, ניתן להעריך את עכבת כניסת AC שלו כ:

עם_אני= R_ב॥ ר_אני+ β_דר_IS---------- (12.15)

דוגמה 2 נפתרה

עכשיו בואו נפתור דוגמה מעשית לתכנון העוקב אחר פולט המקביל AC:

קבע את עכבת הקלט של המעגל, בהתחשב ב- r _אני = 5 kΩ

כאשר אנו משתמשים ביישום 12.15 נפתור את המשוואה כמפורט להלן:

עם_אני= 3.3 MΩ॥ [5 kΩ + (8000) 390 Ω)] = 1.6 MΩ

עיצוב מעשי

הנה עיצוב מעשי של דרלינגטון על ידי חיבור בין טרנזיסטור כוח 2N3055 עם אות קטן BC547 טרנזיסטור.

נגד 100K משמש בצד קלט האות להפחתת הזרם לכמה מילאמפר.

בדרך כלל עם זרם כה נמוך בבסיס, ה- 2N3055 לבדו לעולם אינו יכול להאיר עומס זרם גבוה כמו נורת 12V 2 אמפר. הסיבה לכך היא שהרווח הנוכחי של 2N3055 נמוך מאוד כדי לעבד את זרם הבסיס הנמוך לזרם אספן גבוה.

עם זאת ברגע ש- BJT אחר שהוא BC547 כאן מחובר עם 2N3055 בזוג דרלינגטון, רווח הזרם המאוחד קופץ לערך גבוה מאוד ומאפשר למנורה לזרוח בבהירות מלאה.

הרווח הנוכחי הממוצע (hFE) של 2N3055 הוא בסביבות 40, ואילו עבור BC547 זה 400. כאשר השניים משולבים כצמד דרלינגטון, הרווח יורה באופן משמעותי ל 40 x 400 = 16000, מדהים זה לא. זה סוג הכוח שאנו מסוגלים להשיג מתצורת טרנזיסטור של דרלינגטון, וטרנזיסטור רגיל למראה יכול להפוך למכשיר בעל דירוג עצום רק עם שינוי פשוט.