ダーリントントランジスタの計算

ダーリントントランジスタは、ユニファイドのように動作するように設計された、バイポーラトランジスタ接合トランジスタ（BJT）のペアを使用したよく知られた一般的な接続です。 '見事' トランジスタ。次の図は、接続の詳細を示しています。

定義

ダーリントントランジスタは、2つのBJT間の接続として定義できます。これにより、2つのBJTが単一の複合BJTを形成し、通常は1,000を超えるかなりの量の電流ゲインを取得できます。

この構成の主な利点は、複合トランジスタが強化された単一のデバイスのように動作することです。 現在のゲイン 各トランジスタの電流利得の積に相当します。

ダーリントン接続が電流ゲインβの2つの個別のBJTで構成されている場合₁およびβ_二結合電流ゲインは、次の式を使用して計算できます。

b_D=β₁b_二--------（12.7）

一致したトランジスタがダーリントン接続で使用され、βが₁=β_二=β、現在のゲインの上記の式は次のように簡略化されます。

b_D=β^二--------（12.8）

パッケージ化されたダーリントントランジスタ

ダーリントントランジスタは非常に人気があるため、2つのBJTが1つのユニットとして内部で配線された単一のパッケージで製造され、すぐに使用できます。

次の表に、単一パッケージ内のダーリントンペアの例のデータシートを示します。

示されている電流ゲインは、2つのBJTからの正味ゲインです。ユニットには、ベース、エミッター、コレクターの3つの標準端子が外部に付属しています。

この種のパッケージ化されたダーリントントランジスタは、通常のトランジスタと同様の外部機能を備えていますが、通常のシングルトランジスタと比較して、非常に高く、強化された電流ゲイン出力を備えています。

ダーリントントランジスタ回路にDCバイアスをかける方法

次の図は、電流ゲインβが非常に高いトランジスタを使用した一般的なダーリントン回路を示しています。_D。

ここで、ベース電流は次の式を使用して計算できます。

私_B= V_DC-V_BE/ R_B+β_DR_IS--------------（12.9）

これは似ているかもしれませんが 通常のBJTに通常適用される方程式 、値β_D上記の式では、実質的に高くなり、V_BE比較的大きくなります。これは、前の段落で示したサンプルデータシートでも証明されています。

したがって、エミッタ電流は次のように計算できます。

私_IS=（β_D+ 1）私_B≈β_D私_B--------------（12.10）

DC電圧は次のようになります。

V_IS=私_ISR_IS--------------（12.11）

V_B= V_IS+ V_BE--------------（12.12）

解決例1

次の図に示すデータから、ダーリントン回路のバイアス電流と電圧を計算します。

解決 ：Eq.12.9を適用すると、ベース電流は次のように決定されます。

私_B= 18 V-1.6 V/3.3MΩ+8000（390Ω）≈2.56μA

Eq.12.10を適用すると、エミッタ電流は次のように評価できます。

私_IS≈8000（2.56μA）≈20.28mA≈I_C

エミッタのDC電圧は、式12.11を使用して次のように計算できます。

V_IS= 20.48 mA（390Ω）≈8V、

最後に、コレクタ電圧は、式（1）を適用することによって評価できます。以下に示す12.12：

V_B= 8 V + 1.6 V = 9.6 V

この例では、ダーリントンのコレクターでの供給電圧は次のようになります。
V_C= 18 V

AC相当のダーリントン回路

下の図では、 BJTエミッタフォロワ ダーリントンモードで接続された回路。ペアのベース端子は、コンデンサC1を介してAC入力信号に接続されています。

コンデンサC2を介して得られた出力AC信号は、デバイスのエミッタ端子に関連付けられています。

上記の構成のシミュレーション結果を次の図に示します。ここでは、ダーリントントランジスタが入力抵抗を持つAC等価回路に置き換えられているのがわかります。 r _私 およびとして表される電流の出力源 b _D 私 _b

AC入力インピーダンスは、以下で説明するように計算できます。

通過するACベース電流 r _私 は：

私_b= V_私-V_または/ r_私----------（12.13）

以来
V_または=（I_b+β_D私_b）R_IS----------（12.14）

式12.13を式に適用すると、 12.14取得：

私_br_私= V_私-V_または= V_私- 私_b（1 +β_D）R_IS

上記を解決する V _私：

V_私=私_b[r_私+（1 +β_D）R_IS]

V_私/ 私_b= r_私+β_DR_IS

ここで、トランジスタのベースを調べると、そのAC入力インピーダンスは次のように評価できます。

と_私= R_B。 r_私+β_DR_IS----------（12.15）

解決例2

次に、上記のAC等価エミッタフォロワ設計の実際的な例を解きましょう。

与えられたrで回路の入力インピーダンスを決定します _私 =5kΩ

Eq.12.15を適用して、次のように方程式を解きます。

と_私=3.3MΩ。 [5kΩ+（8000）390Ω）] =1.6MΩ

実用的なデザイン

これは、接続することによる実用的なダーリントンの設計です 2N3055パワートランジスタ 小信号BC547トランジスタを使用。

信号入力側には100Kの抵抗を使用して、電流を数ミリアンペアに減らします。

通常、ベースにこのような低電流があると、2N3055だけでは12V2アンペアの電球などの高電流負荷を照らすことはできません。これは、2N3055の電流ゲインが非常に低く、低いベース電流を高いコレクタ電流に処理するためです。

ただし、ここではBC547である別のBJTがダーリントンペアの2N3055に接続されるとすぐに、統一された電流ゲインが非常に高い値に跳ね上がり、ランプが最大輝度で点灯できるようになります。

2N3055の平均電流ゲイン（hFE）は約40ですが、BC547の場合は400です。2つをダーリントンペアとして組み合わせると、ゲインは実質的に40 x 400 = 16000になりますが、すばらしいですね。これは、ダーリントントランジスタ構成から得られる種類の電力であり、通常の外観のトランジスタは、簡単な変更を加えるだけで、非常に定格の高いデバイスに変えることができます。