Складовою транзистор 1

Особливості і сфери застосування складових транзисторів

Якщо відкрити будь-яку книгу з електронної техніки, відразу видно як багато елементів названі їхніми іменами творців: діод Шотткі. діод Зенера (він же стабілітрон), діод Ганна, транзистор Дарлінгтона.

Інженер-електрик Сідні Дарлінгтон (Sidney Darlington) експериментував з колекторними двигунами постійного струму і схемами управління для них. У схемах використовувалися підсилювачі струму.

Інженер Дарлінгтон винайшов і запатентував транзистор, що складається з двох біполярних і виконаний на одному кристалі кремнію з дифундувати n (негатив) і p (позитив) переходами. Новий напівпровідниковий прилад був названий його ім'ям.

У вітчизняній технічній літературі транзистор Дарлінгтона називають складовим. Отже, давайте познайомимося з ним ближче!

Пристрій складеного транзистора.

Як вже говорилося, це два або більше транзисторів, виготовлених на одному напівпровідниковому кристалі і запаковані в один загальний корпус. Там же знаходиться навантажувальний резистор в ланцюзі емітера першого транзистора.

У транзистора Дарлінгтона ті ж висновки, що і у всьому знайомого біполярного: база (Base), емітер (Emitter) і колектор (Collector).

Як бачимо, такий транзистор являє собою комбінацію декількох. Залежно від потужності в його складі може бути і більше двох біполярних транзисторів. Варто відзначити, що в високовольтної електроніці також застосовується транзистор, що складається з біполярного та польового. Це IGBT транзистор. Його також можна зарахувати до складових, гібридним напівпровідникових приладів.

Основні особливості транзистора Дарлінгтона.

Основна перевага складеного транзистора це великий коефіцієнт посилення по току.

Слід згадати один з основних параметрів біполярного транзистора. Це коефіцієнт посилення (h21). Він ще позначається буквою # 946; ( «Бета») грецького алфавіту. Він завжди більше або дорівнює 1. Якщо коефіцієнт посилення першого транзистора дорівнює 120, а другого 60 то коефіцієнт посилення складеного вже дорівнює добутку цих величин, тобто 7200, а це дуже навіть непогано. В результаті досить дуже невеликого струму бази, щоб транзистор відкрився.

Інженер Шіклаі (Sziklai) кілька видозмінив з'єднання Дарлінгтона і отримав транзистор, який назвали комплементарний транзистор Дарлінгтона. Згадаймо, що комплементарної парою називають два елементи з абсолютно однаковими електричними параметрами, але різної провідності. Такий парою свого часу були КТ315 і КТ361. На відміну від транзистора Дарлінгтона, складовою транзистор за схемою Шіклаі зібраний з біполярних різної провідності: p-n-p і n-p-n. Ось приклад складеного транзистора по схемі Шіклаі, який працює як транзистор з n-p-n провідністю, хоча і складається з двох різної структури.

До недоліків складових транзисторів слід віднести невисоку швидкодію. тому вони знайшли широке застосування тільки в низькочастотних схемах. Такі транзистори чудово зарекомендували себе в вихідних каскадах потужних підсилювачів низької частоти, в схемах управління електродвигунами, в комутаторах електронних схем запалювання автомобілів.

Добре зарекомендував себе для роботи в електронних схемах запалювання потужний n-p-n транзистор Дарлінгтона BU931.

Основні електричні параметри:

Напруга колектор - емітер 500 V;

Напруга емітер - база 5 V;

Струм колектора - 15 А;

Струм колектора максимальний - 30 А;

Потужність розсіювання при 25 0 С - 135 W;

Температура кристала (переходу) - 175 0 С.

На принципових схемах немає будь-якого спеціального значка-символу для позначення складових транзисторів. У переважній більшості випадків він позначається на схемі як звичайний транзистор. Хоча бувають і винятки. Ось одне з його можливих позначень на принциповій схемі.

Нагадаю, що збірка Дарлінгтона може мати як p-n-p структуру, так n-p-n. У зв'язку з цим, виробники електронних компонентів випускають комплементарні пари. До таких можна віднести серії TIP120-127 і MJ11028-33. Так, наприклад, транзистори TIP120, TIP121, TIP122 мають структуру n-p-n. а TIP125, TIP126, TIP127 - p-n-p.

Також на принципових схемах можна зустріти і ось таке позначення.

Приклади застосування складеного транзистора.

Розглянемо схему управління колекторним двигуном за допомогою транзистора Дарлінгтона.

При подачі на базу першого транзистора струму порядку 1мА через його колектор потече струм вже в 1000 разів більше, тобто 1000мА. Виходить, що нескладна схема має пристойним коефіцієнтом посилення. Замість двигуна можна підключити електричну лампочку або реле, за допомогою якого можна комутувати потужні навантаження.

Якщо замість збірки Дарлінгтона використовувати збірку Шіклаі то навантаження підключається в ланцюг емітера другого транзистора і з'єднується ні з плюсом, а з мінусом харчування.

Якщо поєднати транзистор Дарлінгтона і складання Шіклаі, то вийде двотактний підсилювач струму. Двотактним він називається тому, що в конкретний момент часу відкритим може бути тільки один з двох транзисторів, верхній або нижній. Дана схема інвертує вхідний сигнал, тобто вихідна напруга буде назад вхідного.

Це не завжди зручно і тому на вході двотактного підсилювача струму додають ще один інвертор. У цьому випадку вихідний сигнал в точності повторює сигнал на вході.

Застосування збірки Дарлінгтона в мікросхемах.

Широко використовуються інтегральні мікросхеми, що містять кілька складових транзисторів. Однією з найпоширеніших є інтегральна збірка L293D. Її часто застосовують в своїх саморобки любителі робототехніки. Мікросхема L293D - це чотири підсилювача струму в загальному корпусі. Оскільки в розглянутому вище двотактному підсилювачі завжди відкритий тільки один транзистор, то вихід підсилювача по черзі підключається або до плюса або до мінуса джерела живлення. Це залежить від величини вхідної напруги. По суті справи ми маємо електронний ключ. Тобто мікросхему L293 можна визначити як чотири електронних ключа.

Ось «шматочок» схеми вихідного каскаду мікросхеми L293D, взятого з її даташіта (довідкового листа).

Як бачимо, вихідний каскад складається з комбінації схем Дарлінгтона і Шіклаі. Верхня частина схеми - це складовою транзистор за схемою Шіклаі, а нижня частина виконана за схемою Дарлінгтона.