达林顿晶体管工作原理、电路图及应用特性

达林顿晶体管这个术语以其发明者的名字Sidney Darlington命名。达林顿晶体管由两个PNP或NPN双极晶体管通过连接在一起组成。PNP晶体管的发射极连接到另一个PNP晶体管的基极，以创建具有高电流增益的灵敏晶体管，用于开关或放大至关重要的许多应用中。

达林顿晶体管中的晶体管对可以由两个单独连接的双极晶体管构成。众所周知，晶体管用作开关和放大器，BJT晶体管可用作ON/OFF开关。

达林顿晶体管也称为达林顿对，包含两个BJT，它们被连接以从低基极电流中提供高电流增益。在这个晶体管中，晶体管的发射极i/p连接到晶体管基极的o/p，晶体管的集电极连接在一起。因此，晶体管i/p放大了电流，甚至通过晶体管o/p进一步放大了电流。

达林顿晶体管按功耗、最大CE电压、极性、最小直流电流增益和封装类型分为不同类型。最大CE电压的常用值为30V、60V、80V和100V。达林顿晶体管的最大CE电压为450V，功耗可在200mW至250mW范围内。

达林顿晶体管充当具有高电流增益的单个晶体管，这意味着使用来自微控制器或传感器的少量电流来运行更大的负载。例如，在下面的达林顿电路由电路图中，它由两个晶体管构成。

电流增益是晶体管最重要的特性，用hFE表示。当达林顿晶体管导通时，电流通过负载提供给电路：

负载电流=i/p电流X晶体管增益

每个晶体管的电流增益各不相同，对于普通晶体管，电流增益通常约为100。因此可用于驱动负载的电流是晶体管的i/p的100倍。

在某些应用中，打开晶体管的i/p电流量很低。因此，特定的晶体管无法为负载提供充足的电流。如果无法增加输入电流，则需要增加晶体管的增益。这个过程可以通过使用达林顿对来完成。

达林顿晶体管包含两个晶体管，但它充当单个晶体管，电流增益相等。总电流增益等于晶体管1和晶体管2的电流增益。例如，如果有两个电流增益相似的晶体管，即100。

那么，总电流增益（hFE）=晶体管1的电流增益（hFE1）X晶体管2的电流增益（hFE2），即：

100X100=10,000

可以发现，与单个晶体管相比，它提供了大大增加的电流增益。因此，这将允许低 i/p电流切换巨大的负载电流。

通常情况下，要开启晶体管，晶体管的基极i/p电压必须大于 (>) 0.7 伏。在达林顿晶体管中，使用了两个晶体管。所以基极电压将加倍 0.7×2=1.4V。当达林顿晶体管导通时，发射极和集电极两端的电压降将在 0.9V 左右。因此，如果电源电压为5V，则负载两端的电压将为 (5V – 0.9V = 4.1V)。

达林顿晶体管的结构如下图所示，这里使用了NPN对晶体管。两个晶体管的集电极连接在一起，晶体管TR1的发射极激励TR2晶体管的基极端。这种结构实现了β倍增，因为对于基极和集电极电流（ib和 β.ib），其中电流增益大于定义为：

Ic=Ic1+Ic2

Ic= β1.IB+ β2.IB2

但是晶体管TR1的基极电流等于IE1（发射极电流），TR1晶体管的发射极连接到晶体管TR2的基极端，所以有：

IB2 = IE1= Ic1 + IB= β1.IB + IB= IB (β1 + 1)

将这个IB2值代入上式：

Ic= β1.IB+ β2. IB(β1 + 1)

IC= β1.IB + β2. IB β1 + β2. IB

= (β1+ (β2.β1) + β2). IB

在上述等式中，β1和β2是各个晶体管的增益。

其中，第一个晶体管的总电流增益乘以由β指定的第二个晶体管，并且一对双极晶体管组合形成一个具有非常高i/p电阻和 β值的单个达林顿晶体管。

达林顿晶体管的电路配置可用于电气和电子电路中的众多应用。与其他形式的晶体管电路相比，使用达林顿晶体管电路有很多优点。

达林顿的电路可以以分立元件的形式使用，但也有各种集成电路形式，通常称为达林顿晶体管。该晶体管的组件可以以多种形式获得，包括用于高功率应用的组件，其中许多安培的电流水平可能是必不可少的。

在上图中，将三极管的输入发射极端接至第二个三极管的基极端就可以构成达林顿的基本电路，这些三极管的集电极可以连在一起。该晶体管的电路可以用作单个晶体管，用于各种电路，但主要用作射极跟随器。

达林顿晶体管用于在低频下需要高增益的各种应用中，主要包括：

其实，在当前的电气和电子电路中，达林顿晶体管是必不可少的元件。它由两个双极晶体管组成，它们以这样的方式连接，即电流由第一个晶体管放大，然后由第二个晶体管放大。与单独采用单个晶体管相比，达林顿晶体管的配置提供了更高的电流增益。