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达林顿晶体管（达林顿对）

2019年5月16日
经过行政人员

在本教程中，我们将了解Darlington晶体管或达灵顿对。我们将看到达灵顿对的使用是什么，少数示例电路，一些常见的应用和优缺点。

大纲

达林顿晶体管介绍

达林顿晶体管或简单的达林顿对主要用于提供非常高的电流增益，即使是低基流电流。达林顿配置由1953年的Sidney Darlington发明。

在当今的市场中，各种各样的达林顿晶体管可通过极性，集电极电流，功耗，封装类型，最大CE电压等而变化。

这些晶体管被发现在不同类型的应用，如功率调节器，电机控制器，音频放大器等。许多光隔离电路是用达林顿晶体管制造的，在输出阶段具有高电流容量。让我们简要地看看这种晶体管的应用。

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为什么我们要使用达灵顿晶体管?

如我们所知，将晶体管驱动到导通模式，需要小基电流，当基座连接为输入时，发射极用作为输出作为常见和收集器。

但是，当我们考虑收集器端子处的负载时，该小碱基电流可能不足以将晶体管驱动到导通。晶体管的电流增益或β是集电器电流与基极电流的比率。

晶体管增益或电流增益(β) =负载或集电极电流/输入或基极电流

负载电流=电流增益（β）×基极电流

对于普通晶体管，β值为100。

以上关系告诉推动负载的电流是晶体管输入电流的100倍。

考虑下面的图，其中NPN晶体管用于切换灯，其中可变电阻连接在源极和基座端子之间。这里，在该电路中，基极电流是确定电流通过收集器和发射器的电流的唯一因素，使得通过改变可变电阻器的电阻，光将从暗淡至非常明亮的光。

如果可变电阻器的电阻值更多，则底电流减小，使晶体管变为关闭。当电阻太小时，足够量的电流将流过底座，从而导致通过灯的非常大的电流流过所以灯变得更亮。这是晶体管的电流放大。

在上面的例子中，我们已经看到使用单个晶体管驱动负载（灯）。但在某些应用中，来自源的输入基极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晶体管的输入电流和增益的乘积。

由于由于供电源不可能增加基本电流，因此增加负载电流能力的唯一方法是增加晶体管的增益。但它也针对每个晶体管固定。但是，我们可以使用两个晶体管的组合增加增益。此配置称为Darlington晶体管配置。

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达林顿晶体管或达灵顿对

达林顿晶体管是一个靠背的两个晶体管连接，两个晶体管用三个引线基座，发射器和收集器等于单个晶体管。与单个标准晶体管相比，一对双极晶体管提供非常高的电流增益，如上所述。

这对晶体管可以是PNP或NPN，这取决于所使用的应用。下图显示了带有NPN和PNP晶体管的达林顿对配置。

考虑Darlington晶体管的NPN配置。在该极小的基极电流中，将大的发射极电流与然后施加到下一个晶体管的底部的流动。

在第一晶体管中被放大的电流再次被第二晶体管的电流增益放大。因此，第二晶体管的发射极电流非常大，足以驱动高负载。

假设第一个晶体管的电流增益为β1，下一个晶体管的电流增益为β2，则晶体管的总电流增益为β1和β2的乘积。对于标准晶体管，β是100。所以总的电流增益是10000。这个值与单晶体管相比非常高，所以这个高电流增益提供了高负载电流。

通常，要打开晶体管，基站输入电压必须大于0.7V。由于两个晶体管以这种配置使用，因此基极电压必须大于1.4V。

从图中可以看出，第一晶体管的电流增益

β₁=我_C1./一世_B1，

因此我_C1.=β.₁一世_B1.

类似地，下一个晶体管的当前增益，

β₂=我_C2./一世_B2，然后我_C2.=β.₂一世_B2

集电极的总电流为I_C=我_C1.+我_C2.

一世_C=β.₁一世_B1.+β₂一世_B2

但是第二晶体管的基本电流，

一世_B2=我_B.+ I._C1.

一世_B2=β.₁一世_B.+ I._B.

一世_B2=我_B.（1 +β₁）

代入上式，

一世_C=β.₁一世_B.+β₂一世_B.（1 +β₁）

一世_C=我_B.（β.₁+β₂+β₁β₂）

在上述关系中，忽略了个体收益，并且总方程近似为

一世_C=我_B.（β.₁β₂）

这是总收益，

β=(β₁β₂）

也V._是= V_BE1+ V._Be2。

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达林顿晶体管电路的示例

考虑以下电路，达林顿对用来切换为12V和80W额定值的负载。第一和第二晶体管的当前增益分别给出为50和60。因此，将灯泡完全亮起所需的基本电流计算如下。

集电极电流等于负载电流，

一世_C= 80/12 = 6.67 a

Darlington晶体管输出电流作为IC = I_B.（β.₁+β₂+β₁β₂),

一世_B.=我_C/（β.₁+β₂+β₁β₂）

目前的收益,β₁= 50和β₂= 60

所以我_B.= 6.67 / (50 + 60 + (60 × 50))

一世_B.马= 2.2

从上面的计算中，很明显，对于小碱基电流，我们可以切换较大的灯负载。该小基输入电压可以从任何微控制器输出或任何数字逻辑电路应用。

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达林顿晶体管的应用

达林顿晶体管主要用于开关和放大应用，用于提供非常高的直流电流增益。部分关键应用是高且低侧开关，传感器放大器和音频放大器。对于光敏应用，使用光度探测器。让我们来看看Darlington晶体管的特定应用程序的操作。

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NPN Darlington晶体管作为开关

下图显示了使用达林顿晶体管的LED驱动。底座末端的开关也可以用触摸传感器代替，这样触摸感应LED就会打开。100k欧姆电阻作为这对晶体管的保护电阻。

当开关关闭时，达林顿晶体管上施加大于1.4V的指定电压。这使得达林顿对变得活跃，并驱动电流通过负载。这导致LED发光非常明亮，即使在电阻变化的基础上。
当开关打开时，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。所以LED变得了关闭。
还可以使用Darlington对来驱动电感负载，如继电器，电机。与单晶硅相比，驱动Darlington对的电感载荷更有效，因为它提供了具有小碱基输入电流的高负载电流。
下图显示驱动继电器线圈的达林顿对。我们知道，对于电感负载，一个并联的自由滚轮二极管是必要的，以保护电路免受感应电流。与上述LED电路操作类似，当施加基电流时，继电器线圈通电。我们也可以用直流电动机代替继电器线圈作为感应负载。

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PNP达灵顿晶体管开关

我们可以利用PNP晶体管作为达林顿对，但使用大多数常用NPN晶体管。使用NPN或PNP的电路没有多大差异。下图显示了一个简单的传感器电路，它带来了具有达林顿对的运作的警报。
该电路是一个简单的水位指示器，其中达林顿对用作开关。我们知道，这种晶体管配置提供了一个大的集电极电流，因此它能够在输出驱动蜂鸣器。
当水位不足以关闭传感器时，达林顿晶体管处于关闭状态。因此，电路变为打开，无电流流过它。
随着水位的增加，传感器变为有效，并为达达林顿对提供必要的基础电流。因此，电路变短，负载电流流动，使得蜂鸣器给出警报或声音。