达林顿晶体管
达林顿晶体管其发明者命名，来自贝尔实验室的工程师悉尼·达灵顿。一个晶体管的发射极连接到另一个晶体管的基极，以产生灵敏度更高的晶体管，其电流增益大得多，可用于需要电流放大或开关的应用中。达林顿晶体管对可以由两个单独连接的双极型晶体管制成，也可以由一个封装在标准封装（基极，发射极和集电极连接导线）中的单个器件制成，并提供多种外壳样式和电压（和电流）供选择。NPN和PNP版本中的额定值。正如我们在晶体管中作为开关，以及用作放大器，双极结型晶体管（BJT）可以制成如图所示的ON-OFF开关。双极晶体管作为开关
当NPN晶体管的基极端子接地（0伏）时，没有电流流入基极，所以Ib = 0，因此没有电流从集电极流向发射极端子，因此晶体管被“关断”。如果我们现在相对于发射极将基极端子正向偏置超过0.7伏，则会发生晶体管动作，导致更大的电流在集电极和发射极端子之间流动，并且晶体管导通。当在截止和导通模式之间进行操作时，该晶体管可以用作开关。但是，晶体管的基极需要在零和远大于0.7伏的某个正值之间切换，以使晶体管完全导通。较高的电压导致增加的基极电流Ib流入器件，从而导致集电极电流Ic变大，而在集电极和发射极端子之间的电压降Vce变小。然后我们可以看到，流入基极端子的电流较小，会导致更大的电流在集电极和发射极之间流动。集电极电流与基极电流之比（β）被称为晶体管的电流增益。标准双极型晶体管的β的典型值可能在50到200的范围内，甚至在相同零件号的晶体管之间也会变化。在某些情况下，单个晶体管的电流增益太低而无法直接驱动负载，一种增加增益的方法是使用达林顿对。达林顿晶体管的配置，由两个NPN或PNP晶体管的连接在一起，从而第一晶体管的发射极电流TR1成为第二晶体管的基极电流TR2。然后，将晶体管TR1连接为发射极跟随器，将TR2连接为公共发射极放大器，如下所示。Also note that in this Darlington pair configuration, the collector current of the slave or control transistor, TR1 is “in-phase” with that of the master switching transistor TR2.基本达林顿晶体管配置
以NPN达林顿对为例，两个晶体管的集电极连接在一起，TR1的发射极驱动TR2的基极。此配置可实现β乘法，因为对于基极电流ib，集电极电流为β*ib，其中电流增益大于1或为1，并且其定义为：但基极电流，iB2是等于晶体管TR1的发射极电流，iE1作为发射极TR1连接到的基础TR2。因此：这意味着当两个晶体管的电流增益相乘时，总电流增益β由第一晶体管的增益乘以第二晶体管的增益得出。换句话说，被组合在一起以形成单个达林顿晶体管对的一对双极晶体管可以被视为具有非常高的β值并且因此具有高输入电阻的单个晶体管。达林顿晶体管示例 1
两个NPN晶体管以达林顿对的形式连接在一起，以切换12V 75W卤素灯。如果第一个晶体管的正向电流增益为25，第二个晶体管的正向电流增益（Beta）为80。忽略两个晶体管之间的任何压降，请计算将灯完全打开所需的最大基极电流。首先，灯所吸收的电流将等于第二个晶体管的集电极电流，然后：然后，我们可以看到只有3.0mA的很小的基极电流，例如由数字逻辑门或微控制器的输出端口提供的基极电流，可以用于将75瓦灯“打开”和“关闭”。。如果两个相同的双极型晶体管被用于制造单个达林顿设备然后β1等于β2和整体电流增益将被给定为：通常β2的值比2β大得多，在这种情况下，它可以被忽略，以简化数学一点。然后，可以将配置为达林顿对的两个相同晶体管的最终方程写成：相同的达林顿晶体管
然后，我们可以看到，对于两个相同的晶体管，β2是用来代替β作用就像一个巨大的增益量的一个大晶体管。达林顿晶体管对的电流增益超过一千，最大集电极电流为几安培，很容易获得。例如：NPN TIP120及其等效的PNP TIP125。使用这样的配置的优势在于，开关晶体管更加灵敏，因为仅需很小的基极电流即可切换更大的负载电流，因为达林顿配置的典型增益可以超过1000，而通常只有一个晶体管级产生约50至200的增益。然后我们可以看到，增益为1000：1的达林顿对可以在集电极-发射极电路中以仅1mA的输入基极电流切换1安培的输出电流。这样，达林顿晶体管非常适合与继电器，灯和电动机连接到低功率微控制器，计算机或逻辑控制器，如图所示。达灵顿晶体管应用
达林顿晶体管的基极足够灵敏，可以响应来自开关或直接来自TTL或5V CMOS逻辑门的任何小输入电流。任何达林顿对的最大集电极电流Ic（max）与主开关晶体管TR 2的最大集电极电流Ic（max）相同，因此可用于操作继电器，直流电动机，螺线管和灯等。达林顿晶体管对的主要缺点之一是完全饱和时基极和发射极之间的最小压降。与单个晶体管在完全导通时饱和电压降在0.3v至0.7v之间不同，达林顿器件的基极-发射极压降是基极-发射极压降的两倍，而基极-发射极的压降为两倍（1.2 V而不是0.6 V）。两个单独的晶体管的基极-发射极二极管压降之和，取决于通过晶体管的电流，该压降可介于0.6v至1.5v之间。对于给定的负载电流，这种高的基极-发射极压降意味着达林顿晶体管会比普通的双极晶体管变热，因此需要良好的散热性。而且，达林顿晶体管具有较慢的开-关响应时间，因为从晶体管TR1将主晶体管TR2完全导通或完全截止所花费的时间更长。为了克服标准达林顿晶体管器件的慢响应，增加的压降和热缺点，可以在同一级联排列中使用互补的NPN和PNP晶体管来生产另一种称为Sziklai配置的达林顿晶体管。Sziklai晶体管对
所述Sziklai达林顿对，其匈牙利发明者乔治Sziklai命名，是互补的或化合物达林顿装置，它由单独的的NPN和PNP互补晶体管连接在一起的如下所示。NPN和PNP晶体管的这种级联组合的优势在于，Sziklai对具有与Darlington对相同的基本功能，只不过其导通仅需要0.6v电压，并且类似于标准的Darlington配置，电流增益等于β 2为同样匹配的晶体管或由两个电流增益为不匹配的各个晶体管的乘积给出。Sziklai Darlington晶体管配置
我们可以看到，Sziklai器件的基极-发射极压降等于信号路径中单个晶体管的二极管压降。但是，Sziklai配置不能饱和到少于一个完整的二极管压降，即0.7v，而不是通常的0.2v。同样，与达林顿对一样，Sziklai对的响应时间也比单个晶体管慢。Sziklai对互补晶体管通常用于推挽和AB类音频放大器输出级，仅允许输出晶体管的一种极性。NPN和PNP配置均可使用达林顿晶体管和Sziklai晶体管对。达林顿晶体管IC
在大多数电子应用中，控制电路直接将直流输出电压或电流切换为“开”或“关”就足够了，因为某些输出设备（例如LED或显示器）仅需要几毫安的电流就可以在低直流电压下工作，因此由标准逻辑门的输出直接驱动。但是，如上所述，有时候操作输出设备（如DC电动机）所需的功率要比普通逻辑门或微控制器所提供的功率更多。如果数字逻辑设备无法提供足够的电流，则将需要其他电路来驱动该设备。ULN2003阵列就是这样一种常用的达林顿晶体管芯片。达林顿阵列系列由ULN2002A，ULN2003A和ULN2004A组成，它们都是高电压，大电流达林顿阵列，每个阵列在单个IC封装中包含七个开路集电极达林顿对。阵列的每个通道的额定电流为500mA，可以承受高达600mA的峰值电流，因此非常适合控制小型电动机或灯或大功率半导体的栅极和基极。包括附加的抑制二极管，用于感性负载驱动，输入引脚固定在输出引脚的对面，以简化连接和电路板布局。ULN2003A达林顿晶体管阵列
该ULN2003A是便宜的单极达林顿晶体管阵列具有高效率和低功耗使得它用于驱动各种负载，包括螺线管的有用，继电器直流电动机的和LED显示器或白炽灯。如图所示，ULN2003A包含七个达林顿晶体管对，每个晶体管对的左侧都有一个输入引脚，而右侧则有一个与之相对的输出引脚。ULN2003A达林顿晶体管阵列
ULN2003A达林顿驱动器具有极高的输入阻抗和电流增益，TTL或 5VCMOS可以直接驱动。对于 15VCMOS逻辑，请使用ULN2004A；对于高达100V的更高开关电压，最好使用SN75468达林顿阵列。当输入（引脚1至7）驱动为“高”时，相应的输出将切换为“低”灌电流。同样，当输入被驱动为“低”时，相应的输出切换为高阻抗状态。这种高阻抗“关闭”状态可阻止负载电流，并减少通过器件的泄漏电流，从而提高效率。引脚8（GND）连接到负载接地或0伏，而引脚9（Vcc）连接到负载电源。然后，需要在 Vcc和输出引脚10到16之间连接任何负载。对于感应负载，例如电动机，继电器等，应始终将引脚9连接到Vcc。ULN2003A能够在每个通道上切换500mA（0.5A），但是如果需要更多的切换电流能力，则达林顿对输入和输出可以并联在一起以获得更高的电流能力。例如，输入引脚1和2连接在一起，输出引脚16和15连接在一起以切换负载。Darlington Transistor Summary
The Darlington Transistor is a high power semiconductor device with individual current and voltage ratings many times higher than a conventional small signal junction transistors.The DC current gain values for standard high power NPN or PNP transistors are relatively low, as low as 20 or even less, compared to small signal switching transistors. This means that large base currents are required to switch a given load.The Darlington arrangement uses two transistors back to back, one of which is the main current carrying transistor, while the other being a much smaller “switching” transistor provides the base current to drive the main transistor. As a result, a smaller base current can be used to switch a much larger load current as the DC current gains of the two transistors are multiplied together. Then the two transistor combination can be regarded as one single transistor with a very high value of β and consequently a high input resistance.As well as standard PNP and NPN Darlington transistor pairs, complementary Sziklai Darlington transistors are also available which consist of separate matching NPN and PNP complementary transistors connected together within the same Darlington pair to improve efficiency.Also Darlington arrays such as the ULN2003A are available which allow high power or inductive loads such as lamps, solenoids and motors to be safely driven by microprocessor and micro-controller devices in robotic and mechatronic type applications.You guys know that if you do the work,you work hard enough,dreams come true.You know that,we all know that.But hopefully what you get from tonight is that those times when you get up early and you work hard;those times when you stay up late and you word hard;those times when you don't feel like working---you're too tired,you don't want to push yourself---but you do it anything.That is actually the dream.That's the dream.It's not the destination,it's the journey.And if you guys can understand that,what you'II see happen is that you won't accomplish your dreams,your dreams won't come true,something greater will.Last,believe in yourself, what you can do is to make every decision you make more meaningful. 著作权归作者所有，欢迎分享，未经许可，不得转载
首次发布时间：2022-08-03
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