達靈頓晶體管

達靈頓晶體管是由兩個雙極晶體管組成的電子電路，xxx個較小的晶體管充當第二個較大晶體管基極的射極跟隨器。 它用于提高單個雙極晶體管的電流放大系數。 如果兩個晶體管都在一個外殼中，它也被稱為達林頓晶體管。

與小信號晶體管相比，功率晶體管的電流增益 B 明顯較低（5-10，而小信號晶體管為 100-1000），因此需要高控制電流，達林頓排列可以相應地降低控制電流。 因此，最重要的應用之一是以較低的功率控制電流接通或關斷高得多的功率電流。

另一個應用是放大模擬信號。 原因是那里的控制電流太低，無法直接驅動功率晶體管。 此外，達林頓晶體管的溫度依賴性以及工作點的設置相對不重要。 由于功率晶體管的基極和發射極之間有一個電阻，靜態電流在 0.7 V 和 1.1 V 之間近似呈線性。 這樣可以避免失真。

該技術的優勢在于，可以在相同的空間要求下實現相當高的電流放大，并且所需的控制電流更低。 總增益 B（大信號）大致對應于兩個獨立晶體管（B1 和 B2）增益的乘積：

B ≈ B 1 ? B 2

類似地，對于小信號電流增益 β

β ≈ β 1 ? β 2

在現代功率達林頓電路中，電流增益 B 在 1000 或更高的范圍內。 小信號電流放大 β 甚至可以實現高達 50,000 的放大倍數。

另一方面，缺點是與單個晶體管相比相移更大，因此負反饋更容易出現不穩定。 出于這個原因，除其他外，達林頓通常不適合高頻應用。

達林頓晶體管的開關時間比單個晶體管慢，尤其是在關閉集電極電流時，因為xxx個晶體管無法從第二個晶體管的基極“清除”電荷載流子。 為了改善開關行為，在功率晶體管的基極-發射極路徑上并聯集成了一個電阻器。 然而，第二級的部分基極電流流過該電阻，從而相應地降低了總增益。

最后，達林頓管的基極-發射極電壓是單個晶體管的兩倍（硅達林頓管約為 1.2 至 1.4 伏）。 導通狀態下的集電極-發射極電壓也增加了第二個晶體管的基極-發射極路徑的正向電壓，即對于小信號類型約 0.9 伏（與 0.2 伏相比）或高達 2 伏以上的電源類型。 這會導致功率損耗增加，尤其是在低電壓時。

由于這些缺點，達林頓晶體管幾乎不適合效率關鍵的開關應用；通常使用單獨的驅動器和功率級，即。 也就是說，驅動晶體管的集電極不連接到功率晶體管的集電極。 其他晶體管技術的進步已經取代了達林頓晶體管，除了少數利基市場。

達靈頓晶體管可以用 npn 和 pnp 晶體管作為功率元件來構建。電阻并聯到各個晶體管的基極 - 發射極路徑，如上所述，確保電荷的放電允許從基地。 額外的二極管進一步加快了速度； 如果xxx個驅動晶體管的電壓等于功率晶體管的發射極電壓，則電荷可以通過二極管從所有下游晶體管流走。 IGBT（絕緣柵雙極晶體管）也會受到這種影響。

應用程序如果基極電壓可以降至發射極電壓以下，則應避免使用 g 二極管。

達林頓晶體管的集電極和發射極之間的二極管有不同的用途； 作為續流二極管，它的目的是在出現感性負載時保護電路。