کلید ترانزیستور دارلینگتون

کلید ترانزیستور دارلینگتون:
گاهی اوقات ممکن است جریان بار، بیشتر از ماکزیمم جریان قابل تحمل ترانزیستور باشد. در این شرایط، به دلیل محدودیت در بهره جریان، ممکن است نتوان با استفاده از یک ترانزیستور تکی، بار با جریان بالا را کنترل کرد.

برای رفع این مشکل می توان چندین ترانزیستور را به صورت سری با هم قرار داد. معمول ترین روش برای سری کردن ترانزیستورها آرایش دارلینگتون است.

زوج دارلینگتون، شامل دو ترانزیستور دوقطبی PNP یا NPN است که به نحوی به یکدیگر متصل شده اند که بهره جریان حاصل از ترکیب دو ترانزیستور، تقریبا معادل حاصل ضرب بهره جریان ترانزیستورهای تکی باشد.

بنابراین این آرایش می تواند جریان های بیس خیلی کوچک را به جریان های خیلی بزرگ در کلکتور ترانزیستور تبدیل کند. پس بهره کلی از رابطه زیر حاصل می شود:

βtotal=β1×β2

به عنوان مثال، اگر ترانزیستور ورودی اول دارای بهره جریان 100 و کلید ترانزیستوری دوم، دارای بهره جریان 50 باشند، بنابراین بهره جریان کلی برابر با 5000 خواهد بود.

در نتیجه اگر جریان بار برابر با 200 میلی آمپر باشد، جریان بیس دارلینگتون فقط 40 میکرو آمپر است که مقداری بسیار کوچک تر نسبت به مقدار 1 میلی آمپر در ترانزیستور تکی است. شماتیکی از دو نوع اساسی آرایش دارلینگتون در شکل زیر نشان داده شده است.

آرایش دارلینگتون متمم

همان طور که آرایش کلید ترانزیستوری دارلینگتون NPN بالا، نشان می دهد که کلکتورهای دو ترانزیستور به یکدیگر متصل و به منبع ولتاژ تغذیه ورودی وصل می شوند. امیتر ترانزیستور اولی به بیس ترانزیستور دوم متصل شده است.

امیتر ترانزیستور دوم به زمین متصل است و سیگنال کنترلی نیز به بیس ترانزیستور اول اعمال می شود.

ترانزیستور اول یا ترانزیستور ورودی، سیگنال ورودی را در بیس خود دریافت می کند. این ترانزیستور، سیگنال دریافتی را به روش معمول تقویت کرده و سپس آن را به ترانزیستور دوم وارد می کند.

ترانزیستور دوم یا ترانزیستور خروجی، دوباره سیگنال را تقویت می کند و منجر به یک بهره جریان بسیار بالا می شود.

یکی از مهم ترین مشخصه های ترانزیستورهای دارلینگتون، بهره جریان بالای آن ها نسبت به ترانزیستورهای دوقطبی تکی است.

علاوه بر توانایی بالا در کلیدزنی ولتاژها و جریان های بزرگ، مزیت بزرگ دیگر کلیدهای ترانزیستوری دارلینگتون، سرعت بالای کلیدزنی است که آن ها را برای استفاده در مدارات اینورتر، مدرات روشنایی و کاربردهای کنترل موتور DC و پله ای مناسب ساخته است.

یک تفاوت مهم که هنگام استفاده از ترانزیستورهای دارلینگتون به عنوان کلید، به جای ترانزیستورهای دوقطبی معمولی وجود دارد.

این تفاوت مهم در این است که به دلیل اتصال سری دو ترانزیستور، در مسیر بیس ترانزیستور ورودی تا امیتر ترانزیستور خروجی دو پیوند بیس-امیتر وجود دارد.

در نتیجه برای روشن شدن ترانزیستور دارلینگتون ولتاژ ورودی باید طوری تنظیم شود که ولتاژ بیس ترانزیستور اول نسبت به امیتر ترانزیستور دوم به اندازه 1٫4 ولت (2×0٫7) بالاتر باشد.