达灵顿晶体管

达灵顿晶体管是由两个双极晶体管组成的电子电路，xxx个较小的晶体管充当第二个较大晶体管基极的射极跟随器。 它用于提高单个双极晶体管的电流放大系数。 如果两个晶体管都在一个外壳中，它也被称为达林顿晶体管。

与小信号晶体管相比，功率晶体管的电流增益 B 明显较低（5-10，而小信号晶体管为 100-1000），因此需要高控制电流，达林顿排列可以相应地降低控制电流。 因此，最重要的应用之一是以较低的功率控制电流接通或关断高得多的功率电流。

另一个应用是放大模拟信号。 原因是那里的控制电流太低，无法直接驱动功率晶体管。 此外，达林顿晶体管的温度依赖性以及工作点的设置相对不重要。 由于功率晶体管的基极和发射极之间有一个电阻，静态电流在 0.7 V 和 1.1 V 之间近似呈线性。 这样可以避免失真。

该技术的优势在于，可以在相同的空间要求下实现相当高的电流放大，并且所需的控制电流更低。 总增益 B（大信号）大致对应于两个独立晶体管（B1 和 B2）增益的乘积：

B ≈ B 1 ⋅ B 2

类似地，对于小信号电流增益 β

β ≈ β 1 ⋅ β 2

在现代功率达林顿电路中，电流增益 B 在 1000 或更高的范围内。 小信号电流放大 β 甚至可以实现高达 50,000 的放大倍数。

另一方面，缺点是与单个晶体管相比相移更大，因此负反馈更容易出现不稳定。 出于这个原因，除其他外，达林顿通常不适合高频应用。

达林顿晶体管的开关时间比单个晶体管慢，尤其是在关闭集电极电流时，因为xxx个晶体管无法从第二个晶体管的基极“清除”电荷载流子。 为了改善开关行为，在功率晶体管的基极-发射极路径上并联集成了一个电阻器。 然而，第二级的部分基极电流流过该电阻，从而相应地降低了总增益。

最后，达林顿管的基极-发射极电压是单个晶体管的两倍（硅达林顿管约为 1.2 至 1.4 伏）。 导通状态下的集电极-发射极电压也增加了第二个晶体管的基极-发射极路径的正向电压，即对于小信号类型约 0.9 伏（与 0.2 伏相比）或高达 2 伏以上的电源类型。 这会导致功率损耗增加，尤其是在低电压时。

由于这些缺点，达林顿晶体管几乎不适合效率关键的开关应用；通常使用单独的驱动器和功率级，即。 也就是说，驱动晶体管的集电极不连接到功率晶体管的集电极。 其他晶体管技术的进步已经取代了达林顿晶体管，除了少数利基市场。

达灵顿晶体管可以用 npn 和 pnp 晶体管作为功率元件来构建。电阻并联到各个晶体管的基极 - 发射极路径，如上所述，确保电荷的放电允许从基地。 额外的二极管进一步加快了速度； 如果xxx个驱动晶体管的电压等于功率晶体管的发射极电压，则电荷可以通过二极管从所有下游晶体管流走。 IGBT（绝缘栅双极晶体管）也会受到这种影响。

应用程序如果基极电压可以降至发射极电压以下，则应避免使用 g 二极管。

达林顿晶体管的集电极和发射极之间的二极管有不同的用途； 作为续流二极管，它的目的是在出现感性负载时保护电路。