达灵顿晶体管（达灵顿对）

在本教程中，我们将了解达灵顿晶体管或达灵顿对。我们将看到达灵顿对的用途，几个示例电路，一些常见的应用以及优势和缺点。

达灵顿晶体管简介

达灵顿晶体管或简单的达灵顿对主要用于提供很高的电流增益，即使基本电流低。达灵顿的配置是由西德尼·达林顿（Sidney Darlington）在1953年发明的。

在当今的市场中，可以使用多种达灵顿晶体管，这些晶体管因极性，收集器电流，功率耗散，包装类型，最大CE电压等而异。

这些晶体管在不同类型的应用中发现，例如电源调节器，电机控制器，音频放大器等。许多光电隔离器电路都使用达灵顿晶体管制造，以在输出阶段具有高电流。让我们简要介绍使用应用程序的晶体管。

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为什么我们使用达灵顿晶体管？

众所周知，要将晶体管驱动到传导模式时，需要一个小的基本电流，当将基座连接为输入时，发射器作为常见和收集器作为输出。

但是，当我们考虑收集器端子的负载时，这种小的基本电流可能不足以使晶体管进入传导。晶体管的当前增益或β是收集器电流与基本电流的比率。

晶体管增益或电流增益（β）=负载或收集器电流/输入或碱电流

负载电流=电流增益（β）×碱电流

对于正常的晶体管β值为100。

上面的关系说，可用于驱动负载的电流是晶体管输入电流的100倍。

考虑下图，其中NPN晶体管用于切换灯，并在源端子和基本端子之间连接可变的电阻器。在这里，在此电路中，基本电流是决定电流流过收集器和发射极流动的唯一因素，从而通过改变可变电阻器的电阻来从昏暗到明亮的光发光。

如果可变电阻的电阻值更多，则碱电流会减小，因此晶体管会关闭。当电阻太小时，足够数量的电流会流过底座，从而导致电流很大，从而使灯变得更明亮。这是晶体管中的当前扩增。

在上面的示例中，我们已经看到使用单晶体管驾驶（灯）。但是在某些应用中，来自源的输入碱电流可能不足以驱动负载。我们知道晶体管中的负载电流是输入电流和晶体管增益的乘积。

由于由于电源源而无法增加基本电流，因此增加负载电流能力的唯一方法是增加晶体管的增益。但是它也为每个晶体管固定。但是，我们可以通过使用两个晶体管的组合来增加增益。该配置称为达灵顿晶体管配置。

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达灵顿晶体管或达灵顿对

达灵顿晶体管是两个晶体管的背靠背连接，这是一个完整的包装，带有三个铅基，发射器和收集器，等同于单晶体管。与上述单个标准晶体管相比，这对双极晶体管提供了非常高的电流增益。

这些晶体管可以是PNP或NPN取决于所使用的应用程序。下图显示了与NPN以及PNP晶体管的达灵顿对配置。

考虑达灵顿晶体管的NPN配置。在这一中，很小的基部电流会导致大发射器流动流动，然后将其应用于下一个晶体管的底部。

第二晶体管的电流增益再次放大了第一晶体管中的放大电流。因此，第二晶体管的发射极电流非常大，足够高以驱动高载荷。

假设第一晶体管的当前增益为β1，而下一个晶体管的当前增益为β2，则晶体管的总体电流增益将是β1和β2的乘积。对于标准晶体管β为100。因此，总电流增益为10000。与单个晶体管相比，该值非常高，因此该高电流增益给出了高载荷电流。

通常，要打开晶体管，基本输入电压必须大于0.7V。由于两个晶体管在此配置中使用，因此基本电压必须大于1.4V。

从图中，第一晶体管的当前增益

β₁= i_C1/我_B1，

因此我_C1=β₁我_B1

同样，下一个晶体管的当前增益，

β₂= i_C2/我_B2，然后我_C2=β₂我_B2

收藏家的总电流是我_C= i_C1+i_C2

我_C=β₁我_B1+β₂我_B2

但是第二晶体管的基本电流，

我_B2= i_b+ i_C1

我_B2=β₁我_b+ i_b

我_B2= i_b（1 +β₁）

在上述方程式中取代

我_C=β₁我_b+β₂我_b（1 +β₁）

我_C= i_b（β₁+β₂+β₁β₂）

在上述关系中，个人收益被忽略，总方程式近似为

我_C= i_b（β₁β₂）

那是总收益

β=（β₁β₂）

并且v_是= v_be1+ v_BE2。

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达灵顿晶体管电路的示例

考虑以下电路，其中达灵顿对用于切换额定值为12V和80W的载荷。第一和第二晶体管的当前收益分别为50和60。因此，使灯完全打开所需的基本电流如下计算。

收集器电流等于负载电流，

我_C= 80/12 = 6.67 A

达灵顿晶体管输出电流为IC = i_b（β₁+β₂+β₁β₂），

我_b= i_C/（β₁+β₂+β₁β₂）

目前的收益，β₁= 50和β₂= 60

所以我_b= 6.67 /（50 + 60 +（60×50））

我_b= 2.2 ma

从上面的计算来看，很明显，对于较小的基本电流，我们可以切换较大的灯负载。可以从任何微控制器输出或任何数字逻辑电路中应用这种小的基础输入电压。

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达灵顿晶体管的应用

达灵顿晶体管主要用于切换和放大应用，用于提供很高的直流电流增益。一些关键应用是高侧开关，传感器放大器和音频放大器。对于光敏应用，使用光电丁顿。让我们看看达灵顿晶体管的操作以进行特定应用。

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NPN达灵顿晶体管作为开关

下图显示了使用达灵顿晶体管驾驶LED。基本端子的开关也可以用触摸传感器替换，以便用于触摸传感LED打开。100K欧姆电阻充当两对晶体管的保护电阻。

• 当开关关闭时，在达灵顿晶体管上施加了大于1.4V的指定电压。这会导致达灵顿对变得活跃，并通过负载驱动电流。即使基部的电阻变化，也会导致发光非常明亮。
• 开关打开时，两个双极晶体管都处于截止模式，并且通过负载的电流为零。因此，LED变得关闭了。
• 也可以使用达灵顿对来驱动电感载荷，例如继电器，电动机。与单晶体管相比，用达灵顿对驱动电感载荷更有效，因为它提供了具有较小的基础输入电流的高负载电流。
• 下图显示了一对驱动继电器线圈的达灵顿对。如我们所知，对于电感载荷，需要平行的自由轮二极管以保护电路免受诱导电流的影响。与上面的LED电路操作相似，当应用碱电流时，继电器线圈会通电。我们还可以将直流电动机用作电感载荷代替继电器线圈。

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PNP达灵顿晶体管作为开关

• 我们可以将PNP晶体管用作达灵顿对，但最常用的是NPN晶体管。使用NPN或PNP，电路没有太大差异。下图显示了一个简单的传感器电路，该电路通过达灵顿对的功能发出警报。
• 该电路是简单的水位指示器，其中达灵顿对用作开关。我们知道，这种晶体管配置提供了一个大的收集器电流，因此它可以在输出处驱动蜂鸣器。
• 当水位不足以关闭传感器时，达灵顿晶体管处于偏离状态。因此，电路变得打开，没有电流流过它。
• 随着水位的增加，传感器变得活跃，并为达灵顿对提供必要的基础电流。因此，电路变短，负载电流流动，因此蜂鸣器发出警报或声音。

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达灵顿晶体管作为放大器

如果有功率或电压放大器，输出处的负载电阻非常低，以具有高电流流量。如果使用晶体管进行放大，则该电流流过晶体管的集电极端子。为了适应功率放大器，晶体管必须驱动高负载电流。

由小基础电流驱动的单晶体管可能无法实现这一要求。为了满足高负载电流需求，使用了达灵顿对，可提供高电流增益。

上图显示了A类放大器电路它使用达灵顿晶体管配置具有高收集器电流。达灵顿晶体管提供的收益等于两个单独收益的产物。

因此，在较小的基础电流的情况下，收集器端子的输出电流非常高。因此，借助达灵顿晶体管的布置，该放大器为负载提供了足够的放大电流。

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达灵顿对的优点

与标准单晶体管相比，达灵顿对具有几个优势。他们之中有一些是

• 与标准单晶体管相比，它产生的电流增益很高
• 它提供了很高的输入阻抗或良好的阻抗转换，可以将高阻抗输入或源变为低阻抗负荷。
• 这些可以由两个单独的晶体管制成，也可以带有一个包装。
• 易于方便的电路配置，因为使用了很少的组件。
• 如果是照片 - 达灵顿对，与光晶体管带有外部放大器。

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达灵顿晶体管的缺点

• 切换速度很低
• 带宽有限
• 在负反馈电路中的某些频率下，该配置引入了相移。
• 所需的基本发射极电压是单个标准晶体管的两倍。
• 高功率耗散由于高饱和电压。
• 总体泄漏电流很高，因为第一晶体管的泄漏电流被下一个晶体管扩增。这就是为什么达灵顿的三个或更多阶段是不可能的。

因此，达灵顿对在大多数应用程序中都非常有用，因为它在低基流电流下提供了高电流增益。尽管它有一些局限性，但这些对在不需要高频响应且需要高增益电流水平的应用中广泛使用。

如果有音频功率放大器电路，则这种配置会导致提供更好的输出。我们希望本文提供有关此主题的质量信息。如果您觉得此内容是有益且内容丰富的，请随时在下面的评论部分中写下您的评论。

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