在本教程中，我们将学习关于达林顿晶体管或达林顿对。我们将看到达林顿对的用途，几个例子电路，一些常见的应用和优缺点。
大纲
介绍达林顿晶体管
一个达林顿晶体管或简单的达林顿对主要用于提供一个非常高的电流增益，即使低基电流。达林顿配置是西德尼·达林顿在1953年发明的。
在今天的市场上，有各种各样的达林顿晶体管，它们根据极性、集电极电流、功耗、封装类型、最大CE电压等而不同。
这些晶体管在不同类型的应用中找到，例如功率调节器，电机控制器，音频放大器等。许多光隔离电路由达林顿晶体管制成，以在输出级具有高电流容量。让我们简要介绍一个带有应用的晶体管。
为什么我们使用达灵顿晶体管？
正如我们所知道的，当基极作为输入连接时，发射极作为共极，集电极作为输出时，要把晶体管驱动到导通模式，就需要一个小的基极电流。
但是，当我们考虑集电极端的负载时，这个小的基极电流可能不足以驱动晶体管传导。晶体管的电流增益是集电极电流与基极电流的比值。
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
对于正常晶体管β值为100。
上述关系说明驱动负载的可用电流是晶体管输入电流的100倍。
考虑下面的图，NPN晶体管用可变电阻连接光源和基极端子来切换灯。在这里，在这个电路中，基极电流是决定电流流过集电极和发射极的唯一因素，这样，通过改变可变电阻的电阻，光就会从暗淡变亮。
如果可变电阻器的阻值较大，基极电流就会减小，因此晶体管就会关闭。当电阻过小时，足够的电流会流过底座，从而产生非常大的电流流过灯，使灯变得更亮。这就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晶体管驱动负载(灯)。但在某些应用中，来自电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。
由于电源的原因，基极电流的增加是不可能的，所以增加负载电流能力的唯一方法是增加晶体管的增益。但是对于每个晶体管，它也是固定的。然而，我们可以通过使用两个晶体管的组合来增加增益。这种配置称为达林顿晶体管配置。
达林顿晶体管或达林顿对
达林顿晶体管是两个晶体管的背对背连接，作为一个完整的组合，基极、发射极和集电极三个引线相当于一个晶体管。与上面提到的单标准晶体管相比，一对双极晶体管提供了非常高的电流增益。
一对这些晶体管可以是PNP或NPN取决于所使用的应用。下图显示了具有NPN的Darlington对配置以及PNP晶体管。
考虑达林顿晶体管的NPN配置。在这种情况下，一个非常小的基极电流导致一个大的发射极电流流动，然后施加到下一个晶体管的基极。
第一晶体管中的放大电流再次通过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，其足够高以驱动高负载。
假设如果第一晶体管的电流增益是β1，并且下一个晶体管的电流增益是β2，则晶体管的整体电流增益将是β1和β2的乘积。对于标准晶体管β为100.因此整个电流增益为10000.与单个晶体管相比，该值非常高，因此该值高电流增益提供高负载电流。
一般来说，要打开晶体管，基极输入电压必须大于0.7V。由于在这种配置中使用两个晶体管，因此基极电压必须大于1.4V。
从图中，第一晶体管的电流增益
β1= I.C1/我B1,
所以我C1=β1我B1
同理，next晶体管的电流增益，
β2= I.C2/我B2,然后我C2=β2我B2
收藏家的总电流是我C= I.C1+ I.C2
我C=β1我B1+β.2我B2
但是第二个晶体管的基极电流，
我B2= I.B+我C1
我B2=β1我B+我B
我B2= I.B(1 +β1)
在上面的等式中取代，
我C=β1我B+β.2我B(1 +β1)
我C= I.B(β1+β.2+β.1β2)
在上述关系中，个人收益被忽略，总的方程近似为
我C= I.B(β1β2)
这是总增益，
β=（β1β2)
并且V是= V.BE1+ VBE2。
达林顿晶体管电路的例子
考虑以下电路，其中达林顿对用于切换额定12V 80W的负载。第一和第二晶体管的电流增益分别为50和60。因此，使灯完全亮起所需的基极电流计算如下。
收集电流等于负载电流，
我C= 80/12 = 6.67 A
达林顿晶体管输出电流为Ic = IB(β1+β.2+β.1β2），
我B= I.C/(β1+β.2+β.1β2)
目前的收益，β1= 50和β2= 60.
所以,我B= 6.67 /（50 + 60 +（60×50））
我B= 2.2 ma.
从上面的计算中可以清楚地看出，用较小的基极电流我们可以开关较大的灯负载。这个小的基极输入电压可以应用于任何微控制器输出或任何数字逻辑电路。
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，以提供非常高的直流电流增益。一些关键的应用是高侧和低侧开关，传感器放大器和音频放大器。在光敏应用中使用光达灵顿。让我们看看达林顿晶体管的操作为一个特定的应用。
NPN达林顿晶体管作为开关
下图显示了使用Darlington晶体管的LED驱动。基站处的开关也可以用触摸传感器替换，使得用于触摸感测LED开启。100K欧姆电阻用作该对晶体管的保护电阻。
- 当开关关闭时，达灵顿晶体管施加大于1.4V的指定电压。这使得达林顿对成为活跃并通过负载驱动电流。这导致LED焕发非常明亮，即使在基地的电阻变化也是如此。
- 当开关打开时，两个双极晶体管都处于截止模式，通过负载的电流为零。所以LED就会熄灭。
- 也可以使用达林顿对驱动感应负载，如继电器，马达。与单晶体管相比，用达林顿对驱动感性负载更有效，因为它提供了高负载电流和小的基极输入电流。
- 下图显示了驱动继电器线圈的达林顿对。如我们所知，对于电感载荷，需要平行的续流二极管来保护电路对抗诱导电流。类似于上述LED电路操作，当施加基极电流时，继电器线圈通电。我们还可以使用DC电机作为电感载荷代替继电器线圈。
PNP Darlington晶体管作为开关
- 我们可以使用PNP晶体管作为达林顿对，但最常用的是NPN晶体管。使用NPN或PNP的电路没有太大的区别。下图显示了一个简单的传感器电路，它具有达林顿对的功能。
- 该电路是简单的水位指示器，其中达林顿对用作开关。我们知道该晶体管配置提供了大集电极电流，因此它能够在输出处驱动蜂鸣器。
- 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，电路变成开路，没有电流通过。
- 随着水位上升，传感器变得活跃，并给达林顿对一个必要的基极电流。因此，电路短路，负载电流流动，蜂鸣器发出警报或声音。
达林顿晶体管作为放大器
在功率或电压放大器的情况下，输出端的负载电阻非常低，以产生大的电流流。如果晶体管是用来放大的，这个电流就会流过晶体管的集电极端。为了能够适应功率放大器，晶体管必须驱动高负载电流。
通过由小碱基电流驱动的单个晶体管，可以不可能实现该要求。为了满足高负荷电流要求，使用达林顿对，提供高电流增益。
上图显示了一个a类放大器电路，使用达林顿晶体管配置有一个高集电极电流。达林顿晶体管提供的增益等于两个单独增益的乘积。
因此，当基极电流很小时，集电极端的输出电流就会非常高。通过达林顿晶体管的配置，这个放大器为负载提供了足够的放大电流。
达林顿Pair的优势
与标准单晶硅相比，达林顿对具有几个优点。他们之中有一些是
- 它产生比标准单晶体管高的电流增益
- 它提供了一个非常高的输入阻抗或良好的阻抗变换，它可以改变高阻抗输入或源到低阻抗负载。
- 这些可以由两个单独的晶体管制成，或者具有单个封装。
- 电路配置简单方便，元件少。
- 在光-达林顿对的情况下，与带外部放大器的光电晶体管相比，引入的噪声要小得多。
达林顿晶体管的缺点
- 开关速度很低
- 带宽是有限的
- 在负反馈电路中的某些频率下，该配置引入了相移。
- 所需的基极电压高，是单个标准晶体管的两倍。
- 高饱和电压导致的高功率损耗。
- 总漏电流很高，因为第一晶体管的漏电流由下一个晶体管放大。这就是为什么达灵顿的三个或更多阶段是不可能的。
因此，达林顿对在大多数应用中非常有用，因为它在低基流电流下提供高电流增益。虽然它具有一些限制，但这些对在不需要高频响应的应用中广泛使用，并且需要高增益电流水平。
对于音频功率放大电路，这种配置可以提供更好的输出。我们希望这篇文章能提供关于这个主题的高质量信息。如果你觉得这篇文章很有帮助，也很有见地，请在下方的评论区给我们留言。
4回复
这是一个很好的网站。内容非常有帮助。十分感谢。
很好解释。
你做了信息的知识。
好演示文稿。我想知道，我可以使用这个电路来驱动fm天线吗？