ترانزستورات ج9 Darlington
الهندسة والآليات >>>> الترانزستورات
Image: Syrian researchers
أول من اكتشف هذه التشكيلة المميزة هو العالم سيدني دارلنغتون Sidney Darlington عندما قام بوصل ترانزستورين ثنائيي الوصلة BJT عاديين NPN أوPNP.
تتيح هذه الوصلة حساسية أعلى وربح تيار أكبر ...
ندعوكم لقراءة المزيد من التفاصيل عن آلية عمل هذا الزوج وتطبيقاته في المقال التالي ..
متابعة مفيدة وممتعة ..
يتكون ترانزستور دارلينغتون، والذي يعرف أيضاً بزوج دارلينغتون من زوج من الترانزيستورات ثنائية القطبية الموصولين مع بعضهما بحيث يحققان ربح تيار عال جداً انطلاقا من تيار قاعدة منخفض. [3]
يتم الحصول على زوج دارلينغتون بوصل باعث ترانستور الدخل إلى قاعدة ترانزستور الخرج وربط المجمعين مع بعضهما، فالتيار الذي يتم تضخيمه من قبل ترانزستور الدخل يتم تضخيمه بشكل أكبر من قبل ترانزستور الخرج. [1]
الشكل 1: طريقة توصيل زوج دارلينغتون
Image: Syrian researchers
يعطي هذا التوصيل ربح تيار أكبر بكثير من ربح التيار الذي يمكن أن نحصل عليه عند استخدام كل ترانزستور بشكل مستقل في توصيلة الباعث المشترك، كما أن هذا التوصيل يحتاج إلى حجم أقل بكثير من الحجم التي يحتاجه ترانزستوران مستقلان.
يتم تصنيع أزواج دارلينغتون كدارة مفردة موضبة packaged في غلاف يشبه الترانزستور العادي (مزودة بثلاثة أرجل للباعث والقاعدة والمجمع) أو كدارة متكاملة تحوي مجموعة من الترانزستورات (عادة ثمانية) في دارة متكاملة واحدة. [1]
تم اخترع زوج دارلينغتون من قبل المهندس سيدني دارلينغتون Sidney Darlington في مختبرات بيل في العام 1953، وحاز على براءة اختراع عن فكرة وجود اثنين أو ثلاثة ترانزستورات على شريحة واحدة تشترك بمجمع واحد. [4]
تملك الترانزستورات خاصية تدعى ربح التيار، وهو ما يشار إليه بالعامل hFE، ويمثل شدة التيار التي يمكن أن تمر في الحمل عندما يكون الترانزستور في وضعية التمرير (on)
الشكل 2: وصل الحمل إلى زوج دارلنغتون
Image: www.kitronik.co.uk
يعطى تيار الحمل بالمعادلة التالية: ] تيار الحمل = تيار الدخل × ربح الترانزستور (hFE) [
يختلف ربح الترانزستور باختلاف نوع الترانزستور، ويمكن معرفته من نشرة المواصفات الفنية للترانزستور حيث تكون قيمته عادة حوالي (100) من أجل الترانزستورات العادية، وهذا يعني أن التيار الذي يستخدم لقيادة الحمل يمكن أن يكون أكبر بحوالي (100) مرة من تيار دخل الترانزستور. [2]
آلية عمل زوج دارلنغتون: [1]
يعمل زوج دارلينغتون في الدارات الإلكترونية وكأنه ترانزستور واحد ولكن مع ربح تيار عال جداً (عامل ربح التيار في زوج دارلينغتون يساوي تقريباً حاصل ضرب ربحي الترانزستورين).
تعطى العلاقة بين ربح التيار الكلي لزوج دارلينغتون وربح التيار لكل ترانوزستور بشكل مستقل بالمعادلة التالية:
βDarlingt β2 + β1 + β2
فإذا كان كل من β1 و β2 كبيرين بما فيه الكفاية (عدة مئات) يمكن تقريب العلاقة السابقة لتصبح كمايلي:
�Darlingt β2
لكن كيف تم التوصل إلى هذه النتيجة؟
يبين الشكل التالي توزيع التيارات المميزة لأطرف الترانزستورين:
الشكل 3: التيارات الداخلية في زوج دارلنغتون
Image: electronics-tutorials
لنأخذ الترانزستور NPN، حيث نلاحظ أن باعث الترانزستور TR1 يقوم بقيادة قاعدة الترانزستور TR2 ويكون تكبير التيار β حيث: IC = β.IB
ومن الشكل اليساري (زوج دارلنغتون NPN) نستطيع أن نكتب مايلي:
رابط العلاقات:
Image: Syrian researchers
يمكن أن يكون الترانزستور Q1 (الموجود في الناحية اليسرى من الدارة السابقة) من النوع ذو الاستطاعة المنخفضة ولكن الترانزستور Q2 (الموجود في الناحية اليمنى من الدارة السابقة) يكون عادة من النوع ذو الاستطاعة العالية. كما يكون تيار المجمع الأعظمي IC(max) لزوج دارلينغتون هو تيار مجمع الترانزستور Q2.
مثال عملي: [1]
لدينا زوج دارلنغتون ترانزستوراته نوع NPN يقوم بمهمة مفتاح الكتروني لقيادة حمل عبارة عن مصباح استطاعته 75 Watt وجهد تشغيله 12 v.
إذا كان الربح الأمامي للتيار في الترانزستور الأول هو 25 وللترانزستور الثاني 80، وبإهمال هبوطات الجهد على كلا الترانزستورين.
يُطلَب حساب أكبر تيار قاعدة مطلوب لجعل الترانزستور يعمل والمصباح يضيء.
رابط الحل:
Image: Syrian researchers
الشكل 4: طريقة وصل زوج دارلنغتون في الدارات العملية:
Image: electronics-tutorials
بقي أن نشير إلى أنه في حال تتم استخدام ترانزستورين متماثلين تماماً ضمن زوج دارلنغتون، فإننا نحصل على ما يسمى بالزوج المثالي Identical Darlington والذي يعطى تيار مجمعه بدلالة تيار قاعدته بالعلاقة التالية:
Image: Syrian researchers
جهد تفعيل القاعدة: [2]
يجب أن يكون جهد الدخل المطبق على قاعدة الترانزستور أكبر من 0.7 V حتى ينتقل الترانزستور إلى حالة العمل (on)، وبما أنه يتم استخدام ترانزستورين في زوج دارلينغتون فإن هذه القيمة تتضاعف أي أن الجهد المطبق على قاعدة ترانزستور الدخل يجب أن يكون أكبر من 0.7 x 2 = 1.4 V
ومن المهم أيضاً الأخذ بعين الإعتبار أن انخفاض الجهد الحاصل على كل من مجمع وباعث زوج دارلينغتون عند الإنتقال إلى مرحلة العمل يكون حوالي 0.9 V، ولذلك إذا كان جهد التغذية يساوي 5 V (كما في دارة الشكل 2 أعلاه) فإن الجهد المطبق على الحمل سيكون حوالي 4.1 V أي (5 V – 0.9 V)
أنواع ترانزستورات دارلينغتون: [3]
يوجد العديد من الأنواع المختلفة من ترانزستورات دارلينغتون، حيث يتم في الالكترونيات الحديثة تصنيف الأنواع الأكثر شيوعا بحسب: الاستقطاب أو تبديد الاستطاعة أو تيار المجمع الأعظمي أو جهد المجمع – الباعث المشترك (VCE) أو نوع التوضيب Packaging Type وربح التيار المستمر الأصغري Minimum DC Current Gain.
القيم الأكثر شيوعاً لجهد المجمع – الباعث المشترك (VCE) هي 30 V، 60 V، 80 V و 100 V. ولكن توجد ترانزستورات دارلينغتون تملك جهد المجمع – الباعث المشترك (VCE) عالي جداً يمكن أن يصل إلى 450 V ويمكن أن يترواح تبديد الاستطاعة بين 200 mW و 250 W والقيمة الأكثر شيوعا هي 2 W.
تطبيقات ترانزستورات دارلينغتون: [3]
تستخدم ترانزستورات دارلينغتون في التطبيقات التي تحتاج إلى ربح مرتفع في مجال الترددات المنخفضة، كما يتم استخدام أزواج دارلنغتون الضوئية Photodarlingtons في دارات تحسس الضوء، ونذكر فيما يلي بعض التطبيقات المتنوعة لزوج دارلنغتون:
• منظمات الجهد.
• مرحلة الخرج في مكبرات الصوت.
• محولات العرض (يتم استخدام زوج دارلينغتون من أجل تقوية الإشارة عبر زيادة شدة التيار من أجل إرسال البيانات إلى مسافات بعيدة عبر الكابلات أو إرسالها إلى عدة دارات أخرى).
• دارات التحكم بالمحركات.
• الحساسات الضوئية والحساسات التي تعمل باللمس.
زوج ترانزستورات سيزيكالي Sziklai Transistor Pair [1]
تم اكتشاف هذا الزوج من قبل العالم الهنغاري جورج سيزيكالي George Sziklai عندما قام بتصميم زوج دارلنغتون يحوي النوعين NPN وPNP معاً، كما في الشكل التالي:
الشكل 5: زوج ترانزستورات سيزيكالي Sziklai Transistor Pair
رابط الشكل المعدل:
Image: electronics-tutorials.ws
يملك هذا البناء المتتابع من ترانزستورين NPN وPNP مجموعة من الميزات:
• يؤدي نفس العمل الأساسي الذي يؤديه زوج دارلنكتون التقليدي.
• لكن الجهد اللازم للعمل يكون أقل بحدود 0.6 v
• يكون الربح النهائي للتيار β حاصل جداء ربح التيار لكل ترانزستور
• يستخدم في مرحلة الخرج للمضخمات الصوتية من الصنف AB
مقارنة بين محاسن زوج دارلنغتون ومساوئه: [5]
Image: Syrian researchers
للمزيد من المعلومات عن الترانزستورات تابعوا مقالاتها
هنا
المراجع:
[1] هنا
[2] هنا
[3] هنا
[4] هنا
[5] هنا
مصادر الصور:
هنا
هنا
هنا
هنا
