Perhitungan Transistor Darlington

Transistor Darlington adalah koneksi terkenal dan populer menggunakan sepasang transistor pertemuan transistor bipolar (BJT), dirancang untuk beroperasi seperti satu kesatuan 'hebat' transistor. Diagram berikut menunjukkan detail koneksi.

Definisi

Transistor Darlington dapat didefinisikan sebagai koneksi antara dua BJT yang memungkinkan mereka untuk membentuk BJT komposit tunggal yang memperoleh sejumlah besar penguatan arus, yang biasanya dapat berkisar di luar seribu.

Keuntungan utama dari konfigurasi ini adalah bahwa transistor komposit berperilaku seperti perangkat tunggal yang memiliki peningkatan keuntungan saat ini ekuivalen dengan perkalian keuntungan arus dari masing-masing transistor.

Jika koneksi Darlington terdiri dari dua BJT individu dengan keuntungan saat ini β₁dan β_duakeuntungan arus gabungan dapat dihitung dengan menggunakan rumus:

b_D= β₁b_dua-------- (12.7)

Ketika transistor yang cocok digunakan dalam koneksi Darlington sehingga β₁= β_dua= β, rumus di atas untuk penguatan saat ini disederhanakan sebagai:

b_D= β^dua-------- (12.8)

Transistor Darlington yang dikemas

Karena popularitasnya yang luar biasa, transistor Darlington juga diproduksi dan tersedia siap pakai dalam satu paket yang memiliki dua BJT kabel internal sebagai satu unit.

Tabel berikut menyediakan lembar data dari contoh pasangan Darlington dalam satu paket.

Keuntungan yang ditunjukkan saat ini, adalah keuntungan bersih dari dua BJT. Unit ini dilengkapi dengan 3 terminal standar eksternal, yaitu basis, emitor, kolektor.

Jenis transistor Darlington yang dikemas ini memiliki fitur eksternal yang mirip dengan transistor normal tetapi memiliki keluaran arus yang sangat tinggi dan ditingkatkan, dibandingkan dengan transistor tunggal normal.

Bagaimana DC Bias Rangkaian Transistor Darlington

Gambar berikut menunjukkan rangkaian Darlington yang umum menggunakan transistor dengan gain arus yang sangat tinggi β_D.

Di sini arus basis dapat dihitung menggunakan rumus:

saya_B= V_DC- V_MENJADI/ R_B+ β_DR_{AKU S}-------------- (12.9)

Meskipun ini mungkin terlihat mirip dengan file persamaan yang biasanya diterapkan untuk semua BJT biasa , nilai β_Ddalam persamaan di atas akan jauh lebih tinggi, dan V_MENJADIakan relatif lebih besar. Hal ini juga telah dibuktikan pada contoh lembar data yang disajikan pada paragraf sebelumnya.

Oleh karena itu, arus emitor dapat dihitung sebagai:

saya_{AKU S}= (β_D+ 1) Saya_B≈ β_Dsaya_B-------------- (12.10)

Tegangan DC akan menjadi:

V._{AKU S}= Saya_{AKU S}R_{AKU S}-------------- (12.11)

V._B= V_{AKU S}+ V_MENJADI-------------- (12.12)

Contoh Soal 1

Dari data yang diberikan pada gambar berikut, hitung arus dan tegangan bias rangkaian Darlington.

Larutan : Menerapkan Persamaan 12.9, arus basis ditentukan sebagai:

saya_B= 18 V - 1,6 V / 3,3 MΩ + 8000 (390Ω) ≈ 2,56 μA

Menerapkan Persamaan.12.10, arus emitor dapat dievaluasi sebagai:

saya_{AKU S}≈ 8000 (2,56 μA) ≈ 20,28 mA ≈ I_C

Tegangan DC emitor dapat dihitung menggunakan persamaan 12.11, sebagai:

V._{AKU S}= 20,48 mA (390Ω) ≈ 8 V,

Akhirnya tegangan kolektor dapat dinilai dengan menerapkan Persamaan. 12.12 seperti yang diberikan di bawah ini:

V._B= 8 V + 1,6 V = 9,6 V.

Dalam contoh ini tegangan suplai di kolektor Darlington akan menjadi:
V._C= 18 V.

Sirkuit Darlington Setara AC

Pada gambar di bawah ini, kita bisa melihat a Pengikut-emitor BJT sirkuit terhubung dalam mode Darlington. Terminal dasar pasangan dihubungkan ke sinyal input ac melalui kapasitor C1.

Sinyal ac keluaran yang diperoleh melalui kapasitor C2 dikaitkan dengan terminal emitor perangkat.

Hasil simulasi konfigurasi di atas disajikan pada gambar berikut. Di sini transistor Darlington dapat dilihat diganti dengan rangkaian ekivalen ac yang memiliki resistansi input r _saya dan sumber keluaran arus direpresentasikan sebagai b _D saya _b

Impedansi Input AC dapat dihitung seperti yang dijelaskan di bawah ini:

Arus basis ac yang lewat r _saya aku s:

saya_b= V_saya- V_atau/ r_saya---------- (12.13)

Sejak
V._atau= (Saya_b+ β_Dsaya_b) R_{AKU S}---------- (12.14)

Jika kita menerapkan Persamaan 12.13 di Persamaan. 12.14 kami mendapatkan:

saya_br_saya= V_saya- V_atau= V_saya- aku_b(1 + β_D) R_{AKU S}

Memecahkan hal di atas untuk V. _saya:

V._saya= Saya_b[r_saya+ (1 + β_D) R_{AKU S}]

V._saya/ I_b= r_saya+ β_DR_{AKU S}

Sekarang, memeriksa basis transistor, impedansi masukan acnya dapat dievaluasi sebagai:

DENGAN_saya= R_B॥ r_saya+ β_DR_{AKU S}---------- (12.15)

Contoh Soal 2

Sekarang mari kita selesaikan contoh praktis untuk desain pengikut emitor setara AC di atas:

Tentukan impedansi masukan dari rangkaian, diberikan r _saya = 5 kΩ

Menerapkan Persamaan 12.15 kita menyelesaikan persamaan seperti yang diberikan di bawah ini:

DENGAN_saya= 3,3 MΩ॥ [5 kΩ + (8000) 390 Ω)] = 1,6 MΩ

Desain Praktis

Berikut adalah desain Darlington praktis dengan menghubungkan a Transistor daya 2N3055 dengan transistor BC547 sinyal kecil.

Sebuah resistor 100K digunakan di sisi masukan sinyal untuk mengurangi arus ke beberapa millamps.

Biasanya dengan arus rendah seperti itu di pangkalan, 2N3055 saja tidak pernah dapat menerangi beban arus tinggi seperti bohlam 12V 2 amp. Hal ini dikarenakan gain arus 2N3055 sangat rendah untuk memproses arus basis rendah menjadi arus kolektor tinggi.

Namun begitu BJT lain yang merupakan BC547 di sini terhubung dengan 2N3055 dalam pasangan Darlington, penguatan arus terpadu melonjak ke nilai yang sangat tinggi, dan memungkinkan lampu menyala dengan kecerahan penuh.

Keuntungan arus rata-rata (hFE) dari 2N3055 adalah sekitar 40, sedangkan untuk BC547 adalah 400. Ketika keduanya digabungkan sebagai pasangan Darlington, keuntungannya melonjak secara substansial menjadi 40 x 400 = 16000, luar biasa bukan. Itulah jenis daya yang dapat kami peroleh dari konfigurasi transistor Darlington, dan transistor yang tampak biasa dapat diubah menjadi perangkat yang sangat bernilai hanya dengan modifikasi sederhana.