ترانزیستور زوج دارلینگتون و طریقه تست آن
زوج دارلینگتون
در الکترونیک، ترانزیستور دارلینگتون که اغلب زوج دارلینگتون (به انگلیسی:Darlington pair) نامیده می‌شود یک ساختار ترکیبی است که شامل دو ترانزیستور دو قطبی (به صورت مجتمع یا قطعات مجزا) به هم متصل است.(در این ترکیب امیتر ترانزیستور اول به بیس ترانزیستور دوم متصل شده است. این مدار در حقیقت متشکل از دو امیتر فالوئر یا کلکتور مشترک می‌باشد.) که جریان تقویت شده به وسیله ترانزیستور اول را، توسط ترانزیستور دوم بیشتر تقویت میکند. این پیکر بندی، گین جریان (β، hfe، hFE) بیشتری نسبت به هر ترانزیستور جداگانه، به ما می‌دهد و در حالت مجتمع فضای کمتری از دو ترانزیستور جداگانه اشغال میکند. همچنین ای مدار مقاومت ورودی به مراتب بزرگتری از امیتر فالوئر یا کلکتور مشترک (با مقاومت ورودی زیر ۵۰۰ کیلو اهم) دارد و بهره ولتاژ خیلی نزدیک تر به واحد و بهره جریان بسیار بزرگ تری است. مقاومت خروجی مدار دارلینگتون، ممکن است بزرگ تر یا کوچک تز از یک طبقه امیتر فالوئر باشد.
زوج دارلینگتون به وسیله مهندس آزمایشگاه‌های بل، سیدنی دارلینگتون در سال ۱۹۵۳ اختراع شده است. یک ترکیب مشابه اما با دو نوع مختلف ترانزیستور (NPN و PNP) زوج زیکلای می‌باشد که گاهی اوقات مکمل دارلینگتون نامیده می‌شود.
اشکال
یکی از اشکالات عمده مدار دارلینگتون این است که جریان نشتی ترانزیستور اول، توسط ترانزیستور دوم تقویت می‌شود. به طوری که استفاده بیش از دو ترانزیستور در ترکیب دارلینگتون عملاً مقدور نیست.
عملکرد (روابط)
یک زوج دارلینگتون همانند یک ترانزیستور تکی با گین جریان بالا رفتار میکند. (تقریباً در حدود حاصل ضرب گین‌های دو ترانزیستور)
β ی یک زوج دارلینگتون از رابطه زیر بدست می‌آید.
eta_mathrm{Darlington} = eta_1 cdot eta_2 + eta_1 + eta_2
اگر β۱ و β۲ به اندازه کافی بزرگ باشند دو جمله آخر قابل حذف شدن هستند و رابطه به صورت زیر تخمین زده می‌شود.
eta_mathrm{Darlington} approx eta_1 cdot eta_2
و:
Ib2=(eta+1)Ib1
Io=(eta+1)Ib2=(eta+1)(eta+1)Ib1 approx eta^2 Ib1
ولتاژ بیس - امیتر هم به صورت زیر محاسبه می‌شود.
V_{BE} = V_{BE1} + V_{BE2} approx 2V_{BE1}!
در تکنولوژی بر پایه سیلیکون، که هر ولتاژ بیس - امیتر برای ترانزیستور روشن حدود ۰٫۶۵ ولت نیاز است، هنگامی که زوج در ناحیه فعال یا اشباع عمل میکند ولتاژ مورد نیاز زوج حدود ۱٫۳ ولت می‌باشد.
زوج دارلینگتون به صورت یک ترانزیستور
زوج دارلینگتون را می‌توان به صورت یک ترانزیستور با β بزرگ در مدارهای امیتر فالوئر به کار برد. زوج‌های دارلینگتون با β حدود ۳۰۰۰۰ بر روی مدار مجتمع، به صورت تجاری در دسترس هستند. نمونه‌ای از این دست ترانزیستور MJ۱۰۰۰ می‌باشد. MJ۱۰۰۰ یک ترانزیستور قدرت دارلینگتون با β حدود ۱۰۰۰، قابلیت جریان دهی ۱۰ آمپر، ولتاژ کلکتور-امیتر قابل تحمل حداکثر ۸۰ ولت می‌باشد.
نمونه‌های دیگر
۲N۶۳۸۲
۲N۶۳۸۳
۲N۶۳۸۴
۲N۶۳۸۵
۲N۶۳۸۶
طریقه تست ترانزیستور دارلینگتون
تعداد دارلینگتون ها زیاد و عناصر بکار رفته در آن بسته به طراحی متفاوت و در قدرتها و توانهای مختلف و برای کاربردهای خاصی بکار گرفته می شوند . در صورتیکه تعداد دارلینگتونها همین چهار شکل بودند بازهم می توانستیم برای تست آنها قاعده مشخصی بیان کنیم اما اینها فقط تعداد اندکی از دارلینگتونها می باشند برای مثال می توانیم از ترکیب یک ترانزیستور مثبت ویک ترانزیستور منفی نیز آنها را درست کنیم و یا هرکدام از آنها مقاومت داخلی داشته باشند ویا نداشته باشند و دیود در آنها بکار برده شده باشد و یا نشده باشد . به هر حال تست دو نوع از آنها که مصارف بیشتری در مدارات الکترونیک دارند را مورد تجزیه و تحلیل قرار میدهم .
ناگفته نماند که حتی نوع ترانزیستور بکار رفته در آنها نیز از نظر بتا می تواند متفاوت باشد . پس به صورت دقیق نمی توان آنها را دسته بندی نمود و قاعده مشخصی برای تمامی شان در نظر گرفت . همچنانکه ملاحظه می شود . از دو ترانزیستورnpn ساخته شده اندو برای ثبات حرارتی از یک مقاومت نیز استفاده شده است . اگر توسط مولتی متر بیس این دارلینگتون را نسبت به دوپایه دیگر اهم چک نمائیم . قاعدتاً چون دیود bc مربوط به ترانزیستور اول است مانند یک دیود در گرایش مستقیم هدایت می کند . ومقاومت حدود 30 اهم از خود نشان می دهد . ودر گرایش معکوس نیز اصلاً هدایت نمی کند حتی در رنج rx10k
دیود be :
چون این دوعدد دیود باهم سری شده اند قطعاً در گرایش مستقیم هدایت میکنند ولی برای شکستن سد پتانسیل دوعدد دیود سیلیکون احتیاج به حدود 4/1 الی 5/1 ولت دارد و در هنگام تست گرایش مستقیم با مولتی متر در حالت rx1 حدود 300 اهم مقاومت از خود نشان می دهد . ( با مولتی متر ) قطعاً این مقدار اهم قرائت شده مقاومت واقعی نیست و به جریان مسیر پیل داخلی مولتی متر بستگی دارد .
و در گرایش معکوس نیز مانند be یک ترانزیستور معمولی در رنج rx1k نشتی ندارد اما در رنج rx10k مقدار ی از خود نشتی نشان می دهد از این نظر با یک ترانیستور معمولی متفاوت است . اما تفاوت عمده تست این نوع ترانزیستور با ترانزیستور معمولی در تست ec می باشد زیرا مانند یک دیود معمولی از امیتر به کلکتور هدایت میکند انگار کلکتور کاتد دیود می باشد بنابراین از امیتر به کلکتور راه می دهد . اما در جهت عکس هدایت نمی کند .
دیود bc :
در گرایش مستقیم : مانند هر دیود سیلیکون در رنج rx1 باید راه بدهد و عقربه مولتی متر حدود 25 الی 30 ، را نشان دهد .
گرایش معکوس : هیچ گونه نشتی حتی در رنج rx10k نیز قابل قبول نیست .
پیوند ec :
همچنانکه ملاحظه می فرمائید بین این پیوند نیز یک دیود دارد که جهت آن در جهت عکس بایاسینگ ترانزیستور و به منزله حفاظتی عمل می کند و به همین دلیل مقاومت گرایش مستقیم دارد و در نتیجه در تست مانند دیود از یک جهت آند به کاتد راه می دهد ودر جهت عکس هیچگونه نشتی قابل قبول نیست .
