Darlington como CB

1. Para cargas de alta corriente. Los BJT son un dispositivo controlado por corriente, por lo que uno podría no proporcionar suficiente amplificación de corriente. Esto se denomina valor beta y normalmente está entre 100 y 300 para transistores de uso general.
2. La corriente base se amplifica y se proyecta a través del colector hacia el emisor (en NPN). Si es base común, la corriente es la misma a través de ambos transistores. Apilar la base del segundo transistor al emisor del primero proporciona amplificación en los 1000
3. Buen punto, estos son caros! Las alternativas son los MOSFET que están controlados por voltaje y pueden manejar altas corrientes.
4. Par NPN, PNP y Szikial (amplificador push-pull)
5. Estos generalmente están etiquetados en circuitos integrados de Darlington como el ULN2003

Creo que tu pregunta tiene demasiadas preguntas. Entonces responderé lo que estoy motivado a responder. Además, no escribes mucho sobre el contexto de estas preguntas. Y eso es importante porque me permite concentrarme en lo que digo. Así que también seré algo conciso en mi respuesta porque no me has motivado más. Espero lograr un equilibrio que encuentre aceptable.

¿Por qué usamos el par darlington?

El$\beta$La relación entre la corriente del colector y la corriente base de recombinación requerida puede presentar una carga inaceptable para el controlador. En algunas de estas situaciones, es aceptable simplemente usar un segundo BJT para reducir esa carga. Por ejemplo:

^{simular este circuito : esquema creado con CircuitLab}

A la izquierda, el circuito intenta usar un solo BJT para un interruptor. Pero para lograrlo, necesita garantizar alrededor de$80\:\text{mA}$como la corriente base para asegurarse de que$Q_1$está saturado. ($\beta_1\approx 10$.) Pero la mayoría de los pines de E/S de una MCU no pueden manejar tanta corriente. Entonces el circuito izquierdo simplemente no funcionará.

A la derecha,$Q_2$se ha agregado para proporcionar soporte adicional. Aquí,$Q_1$no está saturado (su colector está a punto$600\:\text{mV}$más alto que antes, lo que puede ser un problema, pero probablemente no lo sea), por lo que es$\beta$el valor es probablemente mucho mayor. llamémoslo$\beta_1=80$, ya que está en modo activo y estamos usando un BJT de corriente más alta aquí. Pero$Q_2$aquí está muy saturado, así que de nuevo es$\beta_2\approx 10$. Pero$Q_2$solo necesita proporcionar aproximadamente$\frac{800\:\text{mA}}{\beta_1=80}\approx 10\:\text{mA}$a través de su colector a la base de$Q_1$. Entonces$Q_2$'s base (está saturada, por lo que$\beta_2\approx 10$) solo requiere$\frac{80\:\text{mA}}{\beta_2=10}\approx 1\:\text{mA}$. Esta cantidad de corriente puede ser suministrada por la mayoría de los pines de E/S de MCU. Entonces, es muy probable que el circuito del lado derecho funcione satisfactoriamente. La única pregunta es que el voltaje combinado del colector es un poco más alto, por lo que puede (o no) haber un nuevo problema. (Depende del tipo de carga y de lo que realmente requiera).

y he oído que no lo usamos como base común. ¿porqué es eso?

La configuración de base común tiene una baja impedancia de entrada y la base suele estar conectada a una fuente de tensión o bien a un condensador de tamaño suficiente para que actúe lo suficientemente cerca de la fuente de tensión. La reducción de la corriente de recombinación básica simplemente no surge como un factor importante en estos casos.

Hay otras desventajas (y también casos en los que se usa un Darlington en la configuración de base común). Pero la conclusión es que las configuraciones de base común tienen prioridades que no se resuelven con un arreglo de Darlington y, de hecho, a menudo son más complicadas. usando uno.

¿Por qué no desarrollamos un bjt con un alto valor beta en lugar de usar esta estructura?

Hay BJT de alto valor beta. Por ejemplo, el DSC2A01 es un solo BJT con un bastante alto$\beta$valor.

Hay limitaciones prácticas. Por ejemplo, hacer que la base sea más estrecha aumenta$\beta$porque hay una menor posibilidad de recombinación durante el tránsito del colector al emisor. Pero hacerlo también empeora el efecto temprano.

Me detengo en este punto. Como dije, ha acumulado muchas preguntas juntas y he decidido tomar todas las que están directamente relacionadas entre sí como siento que podría. Los restantes son realmente parte de un tema diferente.

1. ¿Por qué usamos el par de Darlington?

^{simular este circuito : esquema creado con CircuitLab}

El par Darlington puede verse como un nuevo transistor único con parámetros modificados.

• La resistencia de entrada dinámica es bastante alta: hie,D=2*hie,1

• El "factor beta" (hfe) es grande: hfe,D=hfe,1*hfe,2

• La ganancia (transconductancia) se reduce: gm,D=0,5*gm,2.

Ejemplo :

Etapa de ganancia de emisor común con ganancia A = -100 (resistencia de colector Rc = 1k, sin retroalimentación de señal negativa)

Transistores: hfe,1=100 y hfe,2=50 ;

Transconductancia requerida: gm,D=0.1 A/V (A=-gm,D*Rc=-0.1*1000=-100) ;

Q2: gm,2=2*gm,D=0,2A/V e Ic,2=VT*gm,2=5mA;

Q1: Ic1=Ic,2/hfe,2=0.1mA y gm,1=4mA/V y hie,1=hfe,1/gm,1=25 kOhm:

Resistencia de entrada Darlington : hie,D=2*hie,1= 50 kOhm

Comparación con una sola etapa de transistor (hfe=100; misma ganancia A=-100):

Transconductancia requerida (como antes): gm=0.1 A/V

Resistencia de entrada : hie=hfe/gm=100/0.1= 1 kOhm .

Resultado : para la misma ganancia (A=-100), la resistencia de entrada en el nodo base de la combinación de Darlington es mucho mayor si se compara con un solo transistor (Ejemplo: Factor 50). Esta es la propiedad más importante del transistor compuesto Darlington.