Transistors npn composés puissants. Transistor composite. Assemblage de transistors Darlington. Protection contre la saturation profonde du transistor

Dans les circuits intégrés et l'électronique discrète, deux types de transistors composites sont largement utilisés : selon les schémas Darlington et Shiklai. Dans les circuits de micropuissance, tels que les étages d'entrée des amplificateurs opérationnels, les transistors composés fournissent une résistance d'entrée élevée et de faibles courants d'entrée. Dans les appareils qui fonctionnent avec des courants élevés (par exemple, pour les stabilisateurs de tension ou les étages de sortie des amplificateurs de puissance), afin d'augmenter l'efficacité, il est nécessaire de fournir un gain de courant élevé pour les transistors haute puissance.

Le schéma Shiklai met en œuvre un puissant p-n-p transistor à gain élevé avec une faible puissance p-n-p transistor avec petit DANS et puissant n-p-n transistor ( figure 7.51). Dans les circuits intégrés, cette inclusion implémente un high-bit p-n-p transistor basé sur horizontal p-n-p transistor et vertical n-p-n transistor. De plus, ce circuit est utilisé dans de puissants étages de sortie push-pull, lorsque des transistors de sortie de même polarité sont utilisés ( n-p-n).

Figure 7.51 - Composite p-n-p transistor Figure 7.52 - Composite n-p-n Transistor Shiklai Transistor Darlington

Le circuit Shiklai ou transistor Darlington complémentaire se comporte comme un transistor p-n-p taper ( figure 7.51) avec un gain de courant important,

La tension d'entrée est identique à un seul transistor. La tension de saturation est supérieure à celle d'un seul transistor par la quantité de chute de tension à travers la jonction de l'émetteur n-p-n transistor. Pour les transistors au silicium, cette tension est de l'ordre du volt, par opposition à des fractions de volt pour un seul transistor. Entre base et émetteur n-p-n transistor (VT2), il est recommandé d'inclure une résistance avec une petite résistance pour supprimer le courant incontrôlé et augmenter la stabilité thermique.

Le transistor Darlington est implémenté sur des transistors unipolaires ( figure 7.52). Le gain en courant est déterminé par le produit des coefficients des transistors constitutifs.

La tension d'entrée d'un transistor Darlington est le double de celle d'un seul transistor. La tension de saturation dépasse le transistor de sortie. L'impédance d'entrée de l'amplificateur opérationnel à

.

Le circuit Darlington est utilisé dans les transistors de commutation monolithiques discrets. Deux transistors, deux résistances shunt et une diode de protection sont formés sur un cristal ( figure 7.53). Résistances R 1 et R 2 supprimer le gain en mode courant faible, ( figure 7.38), qui fournit un faible courant incontrôlé et une augmentation de la tension de fonctionnement d'un transistor fermé,

Figure 7.53 - Circuit électrique d'un transistor Darlington monolithique pulsé

La résistance R2 (de l'ordre de 100 Ohm) est réalisée sous la forme d'un shunt technologique, similaire aux shunts de la jonction cathodique des thyristors. A cet effet, lors de la formation - de l'émetteur par photolithographie, certaines zones locales laissent le masque d'oxyde sous la forme d'un cercle. Ces masques locaux ne permettent pas la diffusion des impuretés donneuses, et sous eux restent p- Colonnes ( figure 7.54). Après métallisation sur toute la surface de l'émetteur, ces colonnes représentent une résistance répartie R2 et une diode de protection D ( figure 7.53). La diode de protection protège les jonctions de l'émetteur contre les pannes lorsque la tension du collecteur est inversée. La consommation d'énergie d'entrée d'un transistor Darlington est inférieure d'un ordre et demi à deux ordres de grandeur à celle d'un seul transistor. La fréquence de commutation maximale dépend de la tension limite et du courant de collecteur. Les transistors pour courants fonctionnent avec succès dans des convertisseurs d'impulsions jusqu'à des fréquences de l'ordre de 100 kHz. Une caractéristique distinctive du transistor Darlington monolithique est la caractéristique de transfert quadratique, puisque DANS- la caractéristique d'ampère augmente linéairement avec l'augmentation du courant de collecteur jusqu'à une valeur maximale,

Darlington), font souvent partie intégrante des conceptions de radio amateur. Comme on le sait, avec une telle inclusion, le gain de courant est généralement multiplié par dix. Cependant, il n'est pas toujours possible d'obtenir une marge d'opérabilité significative pour la tension agissant sur la cascade. Les amplificateurs allumés, constitués de deux transistors bipolaires (Fig. 1.23), échouent souvent lorsqu'ils sont exposés à une tension d'impulsion, même si elle ne dépasse pas la valeur des paramètres électriques indiqués dans la littérature de référence.

Cet effet désagréable peut être traité de différentes manières. L'un d'eux - le plus simple - est la présence dans une paire d'un transistor avec une réserve de ressources importante (plusieurs fois) en termes de tension collecteur-émetteur. Le coût relativement élevé de tels transistors "haute tension" entraîne une augmentation du coût de construction. Vous pouvez, bien sûr, acheter du silicium composite spécial dans un seul paquet, par exemple : KT712, KT829, KT834, KT848, KT852, KT853, KT894, KT897, KT898, KT973, etc. Cette liste comprend des appareils puissants et moyens conçus pour presque l'ensemble des dispositifs d'ingénierie radio du spectre. Et vous pouvez utiliser le classique - avec deux transistors à effet de champ de type KP501V connectés en parallèle - ou utiliser KP501A ... V, KP540 et d'autres avec des caractéristiques électriques similaires (Fig. 1.24). Dans ce cas, la sortie de grille est connectée à la place de la base VT1 et la sortie source - au lieu de l'émetteur VT2, la sortie de drain - au lieu des collecteurs combinés VT1, VT2.

Riz. 1.24. Remplacement d'un transistor composite par des transistors à effet de champ selon

Après une révision aussi simple, c'est-à-dire remplacement des nœuds dans les circuits électriques, application universelle, le courant sur les transistors VT1, VT2 ne tombe pas en panne même avec une surcharge de tension de 10 fois ou plus. De plus, la résistance de limitation dans le circuit de porte VT1 augmente également plusieurs fois. Cela conduit au fait qu'ils ont une entrée plus élevée et, par conséquent, résistent aux surcharges avec la nature impulsionnelle du contrôle de cette unité électronique.

Le gain de courant de la cascade résultante est d'au moins 50. Il augmente en proportion directe avec l'augmentation de la tension d'alimentation du nœud.

TV1, TV2. En l'absence de transistors discrets de type KP501A ... V, il est possible d'utiliser le microcircuit 1014KT1V sans perdre la qualité de l'appareil. Contrairement, par exemple, à 1014KT1A et 1014KT1B, celui-ci résiste à des surcharges plus élevées en termes de tension appliquée de nature pulsée - jusqu'à 200 V de tension continue. Le brochage pour activer les transistors du microcircuit 1014KT1A ... 1014K1V est illustré à la Fig. 1.25.

Comme dans la version précédente (Fig. 1.24), ils sont connectés en parallèle.

Le brochage des transistors à effet de champ dans le microcircuit 1014KT1A ... V

L'auteur a testé des dizaines de nœuds électroniques inclus dans . De tels nœuds sont utilisés dans les conceptions de radio amateur comme clés de courant de la même manière que les transistors composites allumés. Aux caractéristiques ci-dessus des transistors à effet de champ, on peut ajouter leur efficacité énergétique, car à l'état fermé, en raison de l'entrée élevée, ils ne consomment pratiquement pas de courant. Quant au coût de tels transistors, il est aujourd'hui pratiquement le même que celui des transistors de type moyenne puissance (et similaires), qui sont couramment utilisés comme amplificateur de courant pour contrôler les dispositifs de charge.

Lors de la conception de circuits pour dispositifs radioélectroniques, il est souvent souhaitable d'avoir des transistors avec des paramètres meilleurs que ceux proposés par les fabricants de composants radioélectroniques (ou meilleurs que ce que la technologie de fabrication de transistors disponible permet). Cette situation est le plus souvent rencontrée dans la conception de circuits intégrés. Nous avons généralement besoin de plus de gain de courant h 21, valeur supérieure de la résistance d'entrée h 11 ou moins conductance de sortie h 22 .

Pour améliorer les paramètres des transistors, divers circuits de transistors composites permettent. Il existe de nombreuses possibilités pour réaliser un transistor composite à partir de transistors à effet de champ ou bipolaires de conductivité différente, tout en améliorant ses paramètres. Le schéma de Darlington est le plus largement utilisé. Dans le cas le plus simple, il s'agit d'une connexion de deux transistors de même polarité. Un exemple de circuit Darlington sur des transistors npn est illustré à la figure 1.

Figure 1 Circuit Darlington sur transistors npn

Le circuit ci-dessus équivaut à un seul transistor npn. Dans ce circuit, le courant d'émetteur du transistor VT1 est le courant de base du transistor VT2. Le courant de collecteur du transistor composite est déterminé principalement par le courant du transistor VT2. Le principal avantage du circuit Darlington est le gain de courant élevé h 21 , qui peut être grossièrement défini comme le produit h 21 transistors inclus dans le circuit :

(1)

Cependant, il faut garder à l'esprit que le coefficient h 21 dépend assez fortement du courant de collecteur. Par conséquent, à de faibles valeurs du courant de collecteur du transistor VT1, sa valeur peut diminuer de manière significative. Exemple de dépendance h 21 du courant de collecteur pour différents transistors est illustré à la figure 2

Figure 2 Dépendance du gain des transistors sur le courant de collecteur

Comme on peut le voir sur ces graphiques, le coefficient h 21e ne change pratiquement pas pour seulement deux transistors: KT361V domestique et BC846A étranger. Pour les autres transistors, le gain en courant dépend de manière significative du courant de collecteur.

Dans le cas où le courant de base du transistor VT2 est suffisamment petit, le courant de collecteur du transistor VT1 peut ne pas être suffisant pour fournir la valeur requise du gain de courant h 21 . Dans ce cas, en augmentant le coefficient h 21 et, par conséquent, la réduction du courant de base du transistor composite peut être obtenue en augmentant le courant de collecteur du transistor VT1. Pour ce faire, une résistance supplémentaire est connectée entre la base et l'émetteur du transistor VT2, comme illustré à la figure 3.

Figure 3 Transistor composite Darlington avec une résistance supplémentaire dans le circuit émetteur du premier transistor

Par exemple, définissons les éléments pour le circuit Darlington, montés sur des transistors BC846A Soit le courant du transistor VT2 soit 1 mA. Alors son courant de base sera égal à :

(2)

A ce courant, le gain de courant h 21 chute fortement et le gain de courant global peut être nettement inférieur à celui calculé. En augmentant le courant de collecteur du transistor VT1 avec une résistance, vous pouvez gagner de manière significative dans la valeur du gain total h 21 . Puisque la tension à la base du transistor est une constante (pour un transistor au silicium tu be = 0,7 V), alors on calcule selon la loi d'Ohm :

(3)

Dans ce cas, nous sommes en droit d'attendre un gain de courant allant jusqu'à 40 000. C'est le nombre de transistors superbetta nationaux et étrangers fabriqués, tels que KT972, KT973 ou KT825, TIP41C, TIP42C. Le circuit Darlington est largement utilisé dans les étages de sortie des amplificateurs basse fréquence (), des amplificateurs opérationnels et même des numériques, par exemple.

Il convient de noter que le circuit Darlington présente un inconvénient tel qu'une tension accrue tu ke. Si dans des transistors ordinaires tu ke est de 0,2 V, puis dans le transistor composite cette tension monte à 0,9 V. Cela est dû à la nécessité d'ouvrir le transistor VT1, et pour cela, une tension de 0,7 V doit être appliquée à sa base (si l'on considère le silicium transistor).

Afin d'éliminer cet inconvénient, un circuit d'un transistor composite à base de transistors complémentaires a été développé. Sur Internet russe, cela s'appelait le schéma Shiklai. Ce nom vient d'un livre de Tietze et Schenck, bien que ce circuit avait auparavant un nom différent. Par exemple, dans la littérature soviétique, cela s'appelait un couple paradoxal. Dans le livre de V.E. Helein et V.H. Holmes, un transistor composite sur des transistors complémentaires est appelé le circuit White, nous l'appellerons donc simplement un transistor composite. Un schéma d'un transistor pnp composite sur des transistors complémentaires est représenté sur la figure 4.

Figure 4 Transistor pnp composite sur transistors complémentaires

De la même manière, un transistor npn est formé. Un schéma d'un transistor npn composite sur des transistors complémentaires est représenté sur la figure 5.

Figure 5 Transistor npn composite sur transistors complémentaires

Dans la liste des références, la première place est donnée au livre de l'édition 1974, mais il y a des LIVRES et d'autres éditions. Il y a des fondamentaux qui ne deviennent pas obsolètes avant longtemps et un grand nombre d'auteurs qui se contentent de répéter ces fondamentaux. Il faut savoir parler clairement ! Pendant toute la durée de mon activité professionnelle j'ai rencontré moins d'une dizaine de LIVRES. Je recommande toujours d'apprendre les circuits analogiques à partir de ce livre.

Date de la dernière mise à jour du fichier 18/06/2018

Littérature:

Avec l'article "Transistor composite (circuit Darlington)", ils lisent:

http://site/Sxemoteh/ShVklTrz/kaskod/

http://site/Sxemoteh/ShVklTrz/OE/

Si l'on prend par exemple un transistor MJE3055T il a un courant maximum de 10A, et le gain n'est que d'environ 50, respectivement, pour qu'il s'ouvre complètement, il doit pomper un courant d'environ deux cents milliampères dans la base. La sortie habituelle du MK ne tirera pas autant, et si vous allumez un transistor plus faible entre eux (une sorte de BC337), capable de traîner ces 200mA, alors facilement. Mais c'est pour que tu saches. Tout à coup, vous devez clôturer le contrôle des déchets improvisés - cela vous sera utile.

En pratique, prêt à l'emploi assemblages de transistors. Extérieurement, ce n'est pas différent d'un transistor conventionnel. Le même corps, les mêmes trois jambes. C'est juste que la puissance qu'il contient fait mal à dofiga et que le courant de commande est microscopique :) Dans les listes de prix, ils ne se soucient généralement pas et écrivent simplement - un transistor Darlington ou un transistor composite.

Par exemple un couple BDW93C(NPN) et BDW94С(PNP) Voici leur structure interne à partir de la fiche technique.

De plus, il y a assemblages darlington. Lorsque plusieurs sont emballés dans une caisse à la fois. Une chose indispensable lorsque vous avez besoin de piloter une carte LED puissante ou un moteur pas à pas (). Un excellent exemple d'une telle construction est très populaire et facilement disponible. LSN2003 capable de porter jusqu'à 500 mA pour chacun de ses sept ensembles. Les sorties peuvent inclure en parallèle pour augmenter la limite de courant. Au total, un ULN peut transporter jusqu'à 3,5 A à travers lui-même si toutes ses entrées et sorties sont mises en parallèle. Ce qui me plaît c'est que la sortie est en face de l'entrée, c'est très pratique pour y installer un panneau. Droit.

La fiche technique montre la structure interne de cette puce. Comme vous pouvez le voir, il existe également des diodes de protection. Malgré le fait que les amplificateurs opérationnels soient dessinés comme si, ici la sortie est de type collecteur ouvert. C'est-à-dire qu'il ne peut que se rapprocher du sol. Ce qui ressort clairement de la même fiche technique si vous regardez la structure d'une vanne.