달링턴 트랜지스터 계산

달링턴 트랜지스터는 한 쌍의 바이폴라 트랜지스터 접합 트랜지스터 (BJT)를 사용하는 잘 알려져 있고 널리 사용되는 연결로, 통합 된 것처럼 작동하도록 설계되었습니다. '훌륭한' 트랜지스터. 다음 다이어그램은 연결 세부 사항을 보여줍니다.

정의

Darlington 트랜지스터는 두 BJT 사이의 연결로 정의 할 수 있습니다.이를 통해 단일 복합 BJT를 형성하여 상당한 양의 전류 이득을 얻을 수 있습니다.

이 구성의 주요 장점은 복합 트랜지스터가 향상된 기능을 가진 단일 장치처럼 작동한다는 것입니다. 현재 이득 각 트랜지스터의 전류 이득의 곱과 동일합니다.

Darlington 연결이 현재 이득이 β 인 두 개의 개별 BJT로 구성된 경우₁및 β_두결합 된 전류 이득은 다음 공식을 사용하여 계산할 수 있습니다.

비_디= β₁비_두-------- (12.7)

일치하는 트랜지스터가 Darlington 연결에 사용되는 경우 β₁= β_두= β, 현재 이득에 대한 위의 공식은 다음과 같이 단순화됩니다.

비_디= β^두-------- (12.8)

패키지 형 달링턴 트랜지스터

엄청난 인기로 인해 Darlington 트랜지스터는 내부적으로 두 개의 BJT가 하나의 장치로 연결된 단일 패키지로 제조되고 준비되어 있습니다.

다음 표는 단일 패키지 내의 예시 Darlington 쌍의 데이터 시트를 제공합니다.

표시된 전류 이득은 두 BJT의 순 이득입니다. 이 장치는 3 개의 표준 단자, 즉베이스, 이미 터, 수집기와 함께 제공됩니다.

이러한 종류의 패키징 된 Darlington 트랜지스터는 일반 트랜지스터와 유사한 외부 기능을 갖지만 일반 단일 트랜지스터에 비해 매우 높고 향상된 전류 이득 출력을 제공합니다.

달링턴 트랜지스터 회로를 DC 바이어스하는 방법

다음 그림은 매우 높은 전류 이득 β를 가진 트랜지스터를 사용하는 일반적인 Darlington 회로를 보여줍니다._디.

여기서 기본 전류는 다음 공식을 사용하여 계산할 수 있습니다.

나는_비= V_DC- V_있다/ R_비+ β_디아르 자형_IS-------------- (12.9)

이것은 유사하게 보일 수 있지만 일반 BJT에 일반적으로 적용되는 방정식 , 값 β_디위의 방정식에서 실질적으로 더 높을 것이고 V_있다비교적 커질 것입니다. 이는 이전 단락에 제시된 샘플 데이터 시트에서도 입증되었습니다.

따라서 이미 터 전류는 다음과 같이 계산할 수 있습니다.

나는_IS= (β_디+ 1) 나_비≈ β_디나는_비-------------- (12.10)

DC 전압은 다음과 같습니다.

V_IS= 나_IS아르 자형_IS-------------- (12.11)

V_비= V_IS+ V_있다-------------- (12.12)

해결 예 1

다음 그림에 제공된 데이터에서 Darlington 회로의 바이어스 전류 및 전압을 계산합니다.

해결책 : Eq. 12.9를 적용하면베이스 전류는 다음과 같이 결정됩니다.

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

Eq.12.10을 적용하면 이미 터 전류는 다음과 같이 평가 될 수 있습니다.

나는_IS≈ 8000 (2.56μA) ≈ 20.28mA ≈ I_씨

이미 터 DC 전압은 방정식 12.11을 사용하여 다음과 같이 계산할 수 있습니다.

V_IS= 20.48mA (390Ω) ≈ 8V,

마지막으로 콜렉터 전압은 Eq를 적용하여 평가할 수 있습니다. 12.12는 아래와 같습니다.

V_비= 8V + 1.6V = 9.6V

이 예에서 Darlington 콜렉터의 공급 전압은 다음과 같습니다.
V_씨= 18V

AC 등가 달링턴 회로

아래 그림에서 우리는 BJT 이미 터 추종자 달링턴 모드로 연결된 회로. 쌍의 기본 단자는 커패시터 C1을 통해 AC 입력 신호에 연결됩니다.

커패시터 C2를 통해 얻은 출력 ac 신호는 장치의 이미 터 단자와 관련됩니다.

위 구성의 시뮬레이션 결과는 다음 그림과 같습니다. 여기서 Darlington 트랜지스터는 입력 저항이있는 AC 등가 회로로 대체 된 것을 볼 수 있습니다. 아르 자형 _나는 및 다음과 같이 표현되는 전류의 출력 소스 비 _디 나는 _비

AC 입력 임피던스는 아래에 설명 된대로 계산할 수 있습니다.

통과하는 AC베이스 전류 아르 자형 _나는 is :

나는_비= V_나는- V_또는/ r_나는---------- (12.13)

이후
V_또는= (나_비+ β_디나는_비)아르 자형_IS---------- (12.14)

Eq에 Eq 12.13을 적용하면 12.14 우리는 다음을 얻습니다.

나는_비아르 자형_나는= V_나는- V_또는= V_나는-나_비(1 + β_디)아르 자형_IS

위의 해결 V _나는:

V_나는= 나_비[아르 자형_나는+ (1 + β_디)아르 자형_IS]

V_나는/ 나_비= r_나는+ β_디아르 자형_IS

이제 트랜지스터베이스를 살펴보면 ac 입력 임피던스를 다음과 같이 평가할 수 있습니다.

와_나는= R_비॥ 아르 자형_나는+ β_디아르 자형_IS---------- (12.15)

해결 예 2

이제 위의 AC 등가 이미 터 팔로워 설계에 대한 실제 예제를 해결해 보겠습니다.

r이 주어지면 회로의 입력 임피던스를 결정하십시오. _나는 = 5kΩ

Eq.12.15를 적용하면 다음과 같이 방정식을 풉니 다.

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

실용적인 디자인

다음은 연결하여 실용적인 Darlington 디자인입니다. 2N3055 파워 트랜지스터 작은 신호 BC547 트랜지스터로.

신호 입력 측에는 100K 저항이 사용되어 전류를 수 밀리 암페어로 줄입니다.

일반적으로베이스에서 이러한 낮은 전류로 인해 2N3055만으로는 12V 2A 전구와 같은 고전류 부하를 비출 수 없습니다. 이는 2N3055의 전류 이득이 매우 낮아 낮은베이스 전류를 높은 콜렉터 전류로 처리하기 때문입니다.

그러나 BC547 인 또 다른 BJT가 Darlington 쌍의 2N3055와 연결 되 자마자 통합 전류 이득이 매우 높은 값으로 점프하여 램프가 최대 밝기로 빛날 수 있습니다.

2N3055의 평균 전류 이득 (hFE)은 약 40이고 BC547의 경우 400입니다. 둘이 Darlington 쌍으로 결합 될 때 이득은 실질적으로 40 x 400 = 16000까지 올라갑니다. 그것은 우리가 Darlington 트랜지스터 구성에서 얻을 수있는 일종의 전력이며, 평범한 트랜지스터는 간단한 수정만으로 엄청난 정격 장치로 전환 될 수 있습니다.