డార్లింగ్టన్ ట్రాన్సిస్టర్ లెక్కలు

డార్లింగ్టన్ ట్రాన్సిస్టర్ అనేది ఒక జత బైపోలార్ ట్రాన్సిస్టర్ జంక్షన్ ట్రాన్సిస్టర్ (బిజెటి) ను ఉపయోగించి బాగా తెలిసిన మరియు ప్రసిద్ధమైన కనెక్షన్, ఇది ఏకీకృత మాదిరిగా పనిచేయడానికి రూపొందించబడింది 'అద్భుతమైన' ట్రాన్సిస్టర్. కింది రేఖాచిత్రం కనెక్షన్ వివరాలను చూపుతుంది.

నిర్వచనం

డార్లింగ్టన్ ట్రాన్సిస్టర్‌ను రెండు BJT ల మధ్య కనెక్షన్‌గా నిర్వచించవచ్చు, ఇది ప్రస్తుత మిశ్రమంలో గణనీయమైన మొత్తాన్ని సంపాదించడానికి ఒకే మిశ్రమ BJT ​​ను రూపొందించడానికి వీలు కల్పిస్తుంది, ఇది సాధారణంగా వెయ్యికి మించి ఉండవచ్చు.

ఈ కాన్ఫిగరేషన్ యొక్క ప్రధాన ప్రయోజనం ఏమిటంటే, మిశ్రమ ట్రాన్సిస్టర్ మెరుగైన పరికరాన్ని కలిగి ఉంటుంది ప్రస్తుత లాభం ప్రతి ట్రాన్సిస్టర్ యొక్క ప్రస్తుత లాభాల ఉత్పత్తికి సమానం.

డార్లింగ్టన్ కనెక్షన్ ప్రస్తుత లాభాలతో రెండు వ్యక్తిగత BJT లను కలిగి ఉంటే β₁మరియు β_{రెండు}మిశ్రమ ప్రస్తుత లాభం సూత్రాన్ని ఉపయోగించి లెక్కించవచ్చు:

బి_డి= β₁బి_{రెండు}-------- (12.7)

సరిపోలిన ట్రాన్సిస్టర్‌లను డార్లింగ్టన్ కనెక్షన్‌లో ఉపయోగించినప్పుడు β₁= β_{రెండు}= β, ప్రస్తుత లాభం కోసం పై సూత్రం ఇలా సరళీకృతం అవుతుంది:

బి_డి= β^{రెండు}-------- (12.8)

ప్యాకేజీ డార్లింగ్టన్ ట్రాన్సిస్టర్

అపారమైన ప్రజాదరణ కారణంగా, డార్లింగ్టన్ ట్రాన్సిస్టర్లు కూడా తయారు చేయబడ్డాయి మరియు ఒకే ప్యాకేజీలో సిద్ధంగా తయారవుతాయి, వీటిలో రెండు BJT లు అంతర్గతంగా ఒక యూనిట్‌గా ఉంటాయి.

కింది పట్టిక ఒకే ప్యాకేజీలోని డార్లింగ్టన్ జత యొక్క ఉదాహరణ డేటాషీట్‌ను అందిస్తుంది.

సూచించిన ప్రస్తుత లాభం, రెండు బిజెటిల నుండి వచ్చే నికర లాభం. యూనిట్ బాహ్యంగా 3 ప్రామాణిక టెర్మినల్స్ తో వస్తుంది, అవి బేస్, ఉద్గారిణి, కలెక్టర్.

ఈ రకమైన ప్యాకేజ్డ్ డార్లింగ్టన్ ట్రాన్సిస్టర్‌లు సాధారణ ట్రాన్సిస్టర్ మాదిరిగానే బాహ్య లక్షణాలను కలిగి ఉంటాయి కాని సాధారణ సింగిల్ ట్రాన్సిస్టర్‌లతో పోలిస్తే చాలా ఎక్కువ మరియు మెరుగైన ప్రస్తుత లాభ ఉత్పత్తిని కలిగి ఉంటాయి.

DC బయాస్ డార్లింగ్టన్ ట్రాన్సిస్టర్ సర్క్యూట్ ఎలా

కింది బొమ్మ చాలా ఎక్కువ ప్రస్తుత లాభంతో ట్రాన్సిస్టర్‌లను ఉపయోగించి ఒక సాధారణ డార్లింగ్టన్ సర్క్యూట్‌ను చూపిస్తుంది β_డి.

ఇక్కడ ఫార్ములా ఉపయోగించి బేస్ కరెంట్ లెక్కించవచ్చు:

నేను_బి= వి_DC- వి_BE/ ఆర్_బి+ β_డిఆర్_IS-------------- (12.9)

ఇది మాదిరిగానే కనిపిస్తున్నప్పటికీ ఏదైనా సాధారణ BJT కోసం సాధారణంగా వర్తించే సమీకరణం , విలువ β_డిపై సమీకరణంలో గణనీయంగా ఎక్కువగా ఉంటుంది మరియు V._BEతులనాత్మకంగా పెద్దదిగా ఉంటుంది. మునుపటి పేరాలో సమర్పించిన నమూనా డేటాషీట్లో కూడా ఇది నిరూపించబడింది.

అందువల్ల, ఉద్గారిణి ప్రవాహాన్ని ఇలా లెక్కించవచ్చు:

నేను_IS= (β_డి+ 1) నేను_బి≈ β_డినేను_బి-------------- (12.10)

DC వోల్టేజ్ ఉంటుంది:

వి_IS= నేను_ISఆర్_IS-------------- (12.11)

వి_బి= వి_IS+ వి_BE-------------- (12.12)

పరిష్కరించబడిన ఉదాహరణ 1

కింది చిత్రంలో ఇచ్చిన డేటా నుండి, డార్లింగ్టన్ సర్క్యూట్ యొక్క బయాస్ ప్రవాహాలు మరియు వోల్టేజ్లను లెక్కించండి.

పరిష్కారం : Eq.12.9 ను వర్తింపజేయడం బేస్ కరెంట్ ఇలా నిర్ణయించబడుతుంది:

నేను_బి= 18 V - 1.6 V / 3.3 MΩ + 8000 (390Ω) ≈ 2.56 μA

Eq.12.10 ను వర్తింపజేస్తే, ఉద్గారిణి ప్రవాహాన్ని ఇలా అంచనా వేయవచ్చు:

నేను_IS8000 (2.56 μA) ≈ 20.28 mA ≈ I._సి

ఉద్గారిణి DC వోల్టేజ్ 12.11 సమీకరణాన్ని ఉపయోగించి లెక్కించవచ్చు,

వి_IS= 20.48 mA (390Ω) ≈ 8 V,

చివరగా Eq ని వర్తింపజేయడం ద్వారా కలెక్టర్ వోల్టేజ్‌ను అంచనా వేయవచ్చు. క్రింద ఇచ్చిన విధంగా 12.12:

వి_బి= 8 V + 1.6 V = 9.6 V.

ఈ ఉదాహరణలో డార్లింగ్టన్ యొక్క కలెక్టర్ వద్ద సరఫరా వోల్టేజ్ ఉంటుంది:
వి_సి= 18 వి

AC సమానమైన డార్లింగ్టన్ సర్క్యూట్

క్రింద చూపిన చిత్రంలో, మనం a BJT ఉద్గారిణి-అనుచరుడు సర్క్యూట్ డార్లింగ్టన్ మోడ్‌లో కనెక్ట్ చేయబడింది. జత యొక్క బేస్ టెర్మినల్ కెపాసిటర్ సి 1 ద్వారా ఎసి ఇన్పుట్ సిగ్నల్కు అనుసంధానించబడి ఉంది.

కెపాసిటర్ సి 2 ద్వారా పొందిన అవుట్పుట్ ఎసి సిగ్నల్ పరికరం యొక్క ఉద్గారిణి టెర్మినల్‌తో సంబంధం కలిగి ఉంటుంది.

పై కాన్ఫిగరేషన్ యొక్క అనుకరణ ఫలితం క్రింది చిత్రంలో ప్రదర్శించబడుతుంది. ఇక్కడ డార్లింగ్టన్ ట్రాన్సిస్టర్‌ను ఇన్‌పుట్ నిరోధకత కలిగిన AC సమానమైన సర్క్యూట్‌తో భర్తీ చేయవచ్చు r _i మరియు ప్రస్తుత యొక్క అవుట్పుట్ మూలం బి _డి నేను _బి

AC ఇన్పుట్ ఇంపెడెన్స్ క్రింద వివరించిన విధంగా లెక్కించవచ్చు:

ఎసి బేస్ కరెంట్ గుండా వెళుతుంది r _i ఇది:

నేను_బి= వి_i- వి_లేదా/ r_i---------- (12.13)

నుండి
వి_లేదా= (నేను_బి+ β_డినేను_బి) ఆర్_IS---------- (12.14)

మేము Eq లో Eq 12.13 ను వర్తింపజేస్తే. 12.14 మనకు లభిస్తుంది:

నేను_బిr_i= వి_i- వి_లేదా= వి_i- నేను_బి(1 + β_డి) ఆర్_IS

కోసం పైన పరిష్కరించడం వి _i:

వి_i= నేను_బి[r_i+ (1 + β_డి) ఆర్_IS]

వి_i/ నేను_బి= r_i+ β_డిఆర్_IS

ఇప్పుడు, ట్రాన్సిస్టర్ బేస్ను పరిశీలిస్తే, దాని ఎసి ఇన్పుట్ ఇంపెడెన్స్ ఇలా అంచనా వేయవచ్చు:

తో_i= ఆర్_బి. r_i+ β_డిఆర్_IS---------- (12.15)

పరిష్కరించబడిన ఉదాహరణ 2

ఇప్పుడు పై AC సమానమైన ఉద్గారిణి అనుచరుల రూపకల్పనకు ఒక ఆచరణాత్మక ఉదాహరణను పరిష్కరిద్దాం:

R ఇచ్చిన సర్క్యూట్ యొక్క ఇన్పుట్ ఇంపెడెన్స్ను నిర్ణయించండి _i = 5 kΩ

Eq.12.15 ను వర్తింపజేయడం మేము క్రింద ఇచ్చిన విధంగా సమీకరణాన్ని పరిష్కరిస్తాము:

తో_i= 3.3 MΩ [5 kΩ + (8000) 390 Ω)] = 1.6 MΩ

ప్రాక్టికల్ డిజైన్

కనెక్ట్ చేయడం ద్వారా ప్రాక్టికల్ డార్లింగ్టన్ డిజైన్ ఇక్కడ ఉంది 2N3055 పవర్ ట్రాన్సిస్టర్ చిన్న సిగ్నల్ BC547 ట్రాన్సిస్టర్‌తో.

100 మి రెసిస్టర్‌ను సిగ్నల్ ఇన్‌పుట్ వైపు కరెంట్‌ను కొన్ని మిలాంప్‌లకు తగ్గించడానికి ఉపయోగిస్తారు.

సాధారణంగా బేస్ వద్ద ఇంత తక్కువ కరెంట్‌తో, 2N3055 మాత్రమే 12V 2 amp బల్బ్ వంటి అధిక కరెంట్ లోడ్‌ను ఎప్పటికీ ప్రకాశించదు. ఎందుకంటే తక్కువ బేస్ కరెంట్‌ను హై కలెక్టర్ కరెంట్‌గా ప్రాసెస్ చేయడానికి 2N3055 యొక్క ప్రస్తుత లాభం చాలా తక్కువగా ఉంది.

అయితే ఇక్కడ BC547 అయిన మరొక BJT డార్లింగ్టన్ జతలో 2N3055 తో అనుసంధానించబడిన వెంటనే, ఏకీకృత ప్రస్తుత లాభం చాలా ఎక్కువ విలువలోకి దూకుతుంది మరియు దీపం పూర్తి ప్రకాశంతో మెరుస్తూ ఉంటుంది.

2N3055 యొక్క సగటు ప్రస్తుత లాభం (hFE) 40 అయితే, BC547 కొరకు ఇది 400. రెండింటినీ డార్లింగ్టన్ జతగా కలిపినప్పుడు, లాభం గణనీయంగా 40 x 400 = 16000 వరకు పెరుగుతుంది, అద్భుతం కాదు. ఇది మేము డార్లింగ్టన్ ట్రాన్సిస్టర్ కాన్ఫిగరేషన్ నుండి పొందగలిగే శక్తి, మరియు సాధారణమైన ట్రాన్సిస్టర్‌ను సాధారణ మార్పుతో భారీగా రేట్ చేసిన పరికరంగా మార్చవచ్చు.