V praxi hotové tranzistorové sestavy. Navenek se neliší od běžného tranzistoru. Stejné tělo, stejné tři nohy. Jen to má hodně síly a řídící proud je mikroskopický :) V cenících se většinou neobtěžují a píšou jednoduše - Darlington tranzistor nebo kompozitní tranzistor.
Například pár BDW93C(NPN) a BDW94С(PNP) Zde je jejich vnitřní struktura z datového listu.
Datasheet ukazuje vnitřní strukturu tohoto čipu. Jak vidíte, jsou zde i ochranné diody. Navzdory tomu, že jsou kresleny jako operační zesilovače, je zde výstup typu s otevřeným kolektorem. To znamená, že může pouze zkratovat k zemi. Co je zřejmé ze stejného datového listu, když se podíváte na strukturu jednoho ventilu.
"V číslech je bezpečnost." Tak lze symbolicky charakterizovat jednotranzistorové spínače. Přirozeně je mnohem snazší řešit problémy ve spojení s lidmi, jako jste vy. Zavedení druhého tranzistoru umožňuje snížit požadavky na rozptyl a velikost přenosového koeficientu A 2 1e Dvoutranzistorové spínače jsou široce používány pro spínání vysokých napětí, jakož i pro průchod velkého proudu zátěží .
Na Obr. 2.68, a...y ukazuje schémata připojení dvoutranzistorových spínačů na bipolárních tranzistorech k MK.
Rýže. 2.68. Schémata zapojení dvoutranzistorových spínačů na bipolárních tranzistorech (začátek):
a) tranzistor VT1 slouží jako emitorový sledovač. Zesiluje proud a přes omezovací rezistor R2 jej přivádí na bázi tranzistoru VT2, který přímo řídí zátěž RH;
b) tranzistory K77, VT2 jsou zapojeny podle Darlingtonova obvodu (jiný název je „kompozitní tranzistor“). Celkové zesílení se rovná součinu přenosových koeficientů L 21E obou tranzistorů. Tranzistor VT1 je obvykle instalován s nízkým výkonem a vyšší frekvencí než VT2. Rezistor R1 určuje stupeň nasycení „páru“. Odpor rezistoru R2 se volí nepřímo úměrně proudu v zátěži: od několika set ohmů do desítek kiloohmů;
c) Schéma D. Boxtel. Schottkyho dioda VD1 urychluje vypínání výkonného tranzistoru VT2 a zvyšuje 2...3násobek strmosti hran signálu při frekvenci 100 kHz. Tím odpadá hlavní nevýhoda obvodů s Darlingtonovými tranzistory – nízký výkon;
d) podobně jako na obr. 2.68, a, ale tranzistor VT1 se otevře při přepnutí vedení MK do vstupního režimu se stavem Z nebo vstupu s interním „pull-up“ rezistorem. V tomto ohledu je proudové zatížení portového vedení sníženo, ale účinnost je snížena v důsledku ztráty dodatečného výkonu na rezistoru R1 na úrovni LOW na výstupu MK;
e) „samoochranný spínač“ na výkonovém tranzistoru VT2 a omezovacím tranzistoru VT1 Jakmile proud v zátěži Ln překročí určitou prahovou hodnotu, například v důsledku nehody nebo zkratu, napětí dostatečné k otevření tranzistoru VT1 se uvolní na rezistoru R3 Odbočuje tranzistor VT2 s bází, což způsobuje omezení výstupního proudu;
f) push-pull pulsní zesilovač využívající tranzistory různé struktury; O
g) tranzistor I72 se otevírá s relativně krátkým časovým zpožděním (R2, VD1, C7) a zavírá s relativně velkým časovým zpožděním (C7, R3, VT1)\
h) vysokonapěťový spínač poskytující pulzní hrany 0,1 MK s při opakovací frekvenci až 1 MHz. Ve výchozím stavu je tranzistor VT1 otevřen a GT2 uzavřen. Během pulzu se tranzistor VT1 otevře a zatěžovací kapacita 7 se přes něj rychle vybije? n. Dioda VD1 zabraňuje průchodu průchozích proudů tranzistory VT1, VT2\
i) kompozitní emitorový sledovač na tranzistorech VT1, GT2 má extrémně vysoký proudový zisk. Rezistor 7?2 garantuje uzavření tranzistorů na úrovni LOW na výstupu MK;
j) tranzistor VT1 v otevřeném stavu blokuje tranzistor VT2. Rezistor R1 slouží jako kolektorová zátěž pro tranzistor VT1 a omezovač proudu báze pro tranzistor VT2\ l) výkonná push-pull kaskáda s vyrovnávací logickým čipem 7)7)7, která má výstupy s otevřeným kolektorem. Signály ze dvou linek MK musí být mimo fázi. Rezistory R5, 7-6 omezují proudy v zátěži připojené k obvodu 6-out; O
m) klíč pro zátěž Ln, která je připojena ke zdroji záporného napětí. Tranzistor VT1 slouží jako emitorový sledovač a tranzistor VT2 slouží jako zesilovač se společnou bází. Maximální zatěžovací proud je určen vzorcem / n [mA] = 3,7 / L, [kOhm]. Dioda VDJ chrání tranzistor VT2 před reverzací výkonu.
n) sepnutí tranzistorů různých struktur. Rezistor R1 určuje proud v zátěži RH, ale musí být zvolen opatrně, aby nepřekročil základní proud tranzistoru VT2, když je tranzistor VT1 plně otevřen. Obvod je kritický pro přenosové koeficienty obou tranzistorů.
o) podobně jako na obr. 2,68, n, ale tranzistor VT1 se používá jako spínač a ne jako proměnný odpor. Zatěžovací proud se nastavuje odporem R4. Rezistor R5 omezuje počáteční startovací proud tranzistoru VT2 s velkou kapacitní složkou zátěže RH. Obvod není kritický pro přenosové koeficienty tranzistorů. Pokud je jako K72 použit tranzistor „superba“ KT825, měl by být odpor R4 zvýšen na 5,1 ... 10 kOhm;
n) praktický příklad spínání vysokého napětí 170 V při nízkém zatěžovacím proudu s odporem R H minimálně 27 kOhm;
p) podobně jako na obr. 2,68, n, ale s aktivní LOW úrovní na výstupu MK; O
O Obr. 2.68. Schémata zapojení pro dvoutranzistorové spínače na bipolárních tranzistorech (konec):
c) tranzistory VT1 a kT2 pracují v protifázi. Napětí je přiváděno do zátěže Ln přes tranzistor VT2 a diodu VD1, přičemž tranzistor VT1 musí být uzavřen na úrovni VYSOKÉ z horního výstupu MK. Pro odstranění napětí ze zátěže je tranzistor G72 uzavřen na úrovni HIGH ze spodního výstupu MK, načež se tranzistor VT1 otevře a přes diodu VD2 rychle vybije zátěžovou kapacitu. Výhoda - vysoký výkon, schopnost rychle znovu přivést napětí k zátěži;
t) MK je napájen „váženým“ a filtrovaným výkonem v rozsahu 4...4,5 V. Ten zajišťuje tlumicí zenerova dioda VD1 a odšumovací kondenzátor C1. Při úrovni HIGH na výstupu MK jsou tranzistory K77, G72 sepnuté, při úrovni LOW jsou otevřené. Maximální přípustný proud zenerovy diody VD1 musí být takový, aby byl větší než součet odběru proudu MK, proudu rezistorem R1 na úrovni LOW na výstupu MK a proudu vnějších obvodů, pokud jsou připojeny na MK přes jiné přístavní linky;
y) video zesilovač na tranzistorech VT1 a VT2, které jsou zapojeny podle obvodu Sziklai. Jedná se o typ Darlingtonova obvodu, ale s tranzistory různé vodivosti. Tento „pár“ je ekvivalentní jednomu tranzistoru struktury p-p-p s ultra vysokým ziskem L21E. Diody VD1, KD2 chrání tranzistory před napěťovými rázy pronikajícími zvenčí po obvodu OUT Rezistor R1 omezuje proud v případě náhodného zkratu v kabelu připojeném k externí vzdálené zátěži 75 Ohmů.
Na Obr. Obrázek 2.16 ukazuje schéma logického prvku s indukovaným kanálem typu n (tzv. technologie n MIS). Hlavní tranzistory VT 1 a VT 2 jsou zapojeny do série, tranzistor VT 3 působí jako zátěž. V případě, že je na oba vstupy prvku přivedeno vysoké napětí U 1 (x 1 = 1, x 2 = 1), jsou oba tranzistory VT 1 a VT 2 otevřeny a na výstupu je nastaveno nízké napětí U 0. Ve všech ostatních případech je alespoň jeden z tranzistorů VT 1 nebo VT 2 uzavřen a na výstupu je nastaveno napětí U 1. Prvek tedy vykonává logickou funkci AND-NOT.
Na Obr. Obrázek 2.17 ukazuje schéma prvku OR-NOT. Nízké napětí U 0 je nastaveno na jeho výstupu, pokud má alespoň jeden ze vstupů vysoké napětí U 1, otevírající jeden z hlavních tranzistorů VT 1 a VT 2 .
Na Obr. Schéma 2.18 je schéma prvku NOR-NOT technologie KMDP. V něm jsou tranzistory VT 1 a VT 2 hlavní, tranzistory VT 3 a VT 4 jsou zátěžové. Nechte vysoké napětí U 1. Tranzistor VT 2 je v tomto případě otevřen, tranzistor VT 4 uzavřen a bez ohledu na úroveň napětí na druhém vstupu a stav zbývajících tranzistorů je na výstupu nastaveno nízké napětí U 0. Prvek implementuje logickou operaci OR-NOT.
Obvod CMPD se vyznačuje velmi nízkou spotřebou proudu (a tedy i výkonu) ze zdrojů.
Na Obr. Obrázek 2.19 ukazuje topologii logického prvku integrální injektážní logiky (I 2 L). K vytvoření takové struktury jsou zapotřebí dvě fáze difúze v křemíku s vodivostí typu n: během první fáze se vytvoří oblasti p 1 a p 2 a během druhé fáze se vytvoří oblasti n 2.
Prvek má strukturu p 1 -n 1 -p 2 -n 1 . Je vhodné uvažovat o takové čtyřvrstvé struktuře tak, že si ji představíme jako spojení dvou konvenčních třívrstvých tranzistorových struktur:
p 1 -n 1 -p 2 n 1 -p 2 -n 1
Diagram odpovídající tomuto znázornění je znázorněn na obr. 2.20,a. Uvažujme fungování prvku podle tohoto schématu.
Tranzistor VT 2 se strukturou typu n 1 -p 2 -n 1 plní funkce měniče s více výstupy (každý kolektor tvoří samostatný výstup prvku podle obvodu otevřeného kolektoru).
Tranzistor VT 2, tzv injektor, má strukturu jako p1-n1-p2.
Protože oblast n 1 těchto tranzistorů je společná, musí být emitor tranzistoru VT 2 připojen k bázi tranzistoru VT 1; přítomnost společné oblasti p 2 vede k nutnosti propojit bázi tranzistoru VT 2 s kolektorem tranzistoru VT 1. Vznikne tak spojení mezi tranzistory VT 1 a VT 2, znázorněné na obr. 2.20a.
Protože emitor tranzistoru VT 1 má kladný potenciál a báze je na nulovém potenciálu, je přechod emitoru předpjatý a tranzistor je otevřený.
Pokud je předchozí logický prvek v otevřeném stavu (tranzistor VT 3 je otevřen), pak je na vstupu tohoto prvku nízká úroveň napětí, která na základě VT 2 udržuje tento tranzistor v sepnutém stavu. Proud injektoru VT 1 je uzavřen přes tranzistor VT 3. Při sepnutí předchozího logického prvku (uzavřený tranzistor VT 3) proudí kolektorový proud injektoru VT 1 do báze tranzistoru VT 2 a tento tranzistor je nastavit do otevřeného stavu.
Při zavřeném VT 3 je tedy tranzistor VT 2 otevřen a naopak při otevřeném VT 3 je tranzistor VT 2 uzavřen. Otevřený stav prvku odpovídá stavu log.0 a zavřený stav odpovídá stavu log.1.
Injektor je zdrojem stejnosměrného proudu (který může být společný pro skupinu prvků). Často používají konvenční grafické označení prvku, uvedené na Obr. 2,21, b.
Na Obr. Obrázek 2.21a ukazuje obvod, který implementuje operaci OR-NOT. Zapojení kolektorů prvků odpovídá provedení tzv. operace instalace I. Ve skutečnosti stačí, aby alespoň jeden z prvků byl v otevřeném stavu (stav log.0), pak se injektorový proud dalšího prvku uzavře otevřeným střídačem a nastaví se nízká úroveň log.0 při kombinovaný výkon prvků. V důsledku toho se na tomto výstupu vytvoří hodnota odpovídající logickému výrazu x 1 · x 2. Použití de Morganovy transformace na něj vede k výrazu x 1 · x 2 = . Toto spojení prvků tedy ve skutečnosti implementuje operaci OR-NOT.
Logické prvky AND 2 L mají následující výhody:
poskytují vysoký stupeň integrace; při výrobě obvodů I 2 L se používají stejné technologické postupy jako při výrobě integrovaných obvodů na bipolárních tranzistorech, ale počet technologických operací a potřebných fotomasek je menší;
používá se snížené napětí (asi 1V);
poskytnout možnost výměny výkonu za rychlost v širokém rozsahu (spotřeba energie se může změnit o několik řádů, což odpovídajícím způsobem povede ke změně rychlosti);
jsou v dobré shodě s prvky TTL.
Na Obr. Obrázek 2.21b ukazuje schéma přechodu z prvků I 2 L na prvek TTL.
Základním logickým prvkem řady je logický prvek AND-NOT. Na Obr. Obrázek 2.3 ukazuje schémata tří počátečních prvků NAND TTL. Všechny obvody obsahují tři hlavní stupně: tranzistorový vstup VT1, implementující logickou funkci AND; tranzistor oddělující fáze VT2 a výstupní stupeň push-pull.
Obr 2.3.a. Schematické schéma základního prvku řady K131
Princip činnosti logického prvku řady K131 (obr. 2.3.a) je následující: při příjmu nízkoúrovňového signálu (0 - 0,4 V) na některém ze vstupů je přechod báze-emitor multi -emitorový tranzistor VT1 je dopředně zatížen (odemčen) a téměř celý proud protékající rezistorem R1 je rozvětven k zemi, v důsledku čehož se VT2 uzavře a pracuje v režimu cutoff. Proud procházející rezistorem R2 saturuje bázi tranzistoru VT3. Tranzistory VT3 a VT4 zapojené podle Darlingtonova obvodu tvoří kompozitní tranzistor, který je emitorovým sledovačem. Funguje jako výstupní stupeň pro zesílení výkonu signálu. Na výstupu obvodu je generován signál vysoké logické úrovně.
Pokud je na všechny vstupy přiváděn vysokoúrovňový signál, je přechod báze-emitor víceemitorového tranzistoru VT1 v uzavřeném režimu. Proud protékající rezistorem R1 saturuje bázi tranzistoru VT1, v důsledku čehož je tranzistor VT5 odblokován a na výstupu obvodu je nastavena úroveň logické nuly.
Protože v okamžiku sepnutí jsou tranzistory VT4 a VT5 otevřené a protéká jimi velký proud, je do obvodu zaveden omezovací rezistor R5.
VT2, R2 a R3 tvoří kaskádu oddělující fáze. Je nutné zapínat výstupních n-p-n tranzistorů jeden po druhém. Kaskáda má dva výstupy: kolektor a emitor, signály na kterých jsou protifáze.
Diody VD1 - VD3 jsou ochranou proti negativním impulsům.
Obr. 2.3.b, c. Obr. Schématická schémata základních prvků řady K155 a K134
U mikroobvodů řady K155 a K134 je koncový stupeň postaven na nekompozitním opakovači (pouze tranzistorový VT3) a saturovatelný tranzistor VT5 se zavedením diody pro posun úrovně VD4(obr. 2.3, b, c). Poslední dva stupně tvoří komplexní invertor, který implementuje logickou operaci NOT. Pokud zavedete dvě fáze oddělující fáze, je implementována funkce OR-NOT.
Na Obr. 2.3 a ukazuje základní logický prvek řady K131 (zahraniční analog - 74N). Základní prvek řady K155 (zahraniční analog - 74) je na Obr. 2.3, b, a na Obr. 2.3, c - prvek řady K134 (cizí analog - 74L). Nyní se tyto řady prakticky nevyvíjejí.
Mikroobvody TTL počátečního vývoje začaly být aktivně nahrazovány mikroobvody TTLSh, které mají ve své vnitřní struktuře přechody se Schottkyho bariérou. Schottkyho přechodový tranzistor (Schottkyho tranzistor) je založen na známém zapojení nenasyceného tranzistorového spínače (obr. 2.4.a).
Obrázek 2.4. Vysvětlení principu získání struktury se Schottkyho přechodem:
a - nenasycený tranzistorový spínač; b - tranzistor se Schottkyho diodou; c - symbol Schottkyho tranzistoru.
Aby se tranzistor nedostal do saturace, je mezi kolektor a bázi zapojena dioda. Využití zpětnovazební diody k odstranění saturace tranzistoru jako první navrhl B. N. Kononov, v tomto případě však může narůst až na 1 V. Ideální diodou je Schottkyho bariérová dioda. Je to kontakt vytvořený mezi kovem a lehce dotovaným n-polovodičem. V kovu jsou volné pouze některé elektrony (ty mimo valenční zónu). V polovodiči existují volné elektrony na hranici vodivosti vytvořené přidáním atomů nečistot. Při nepřítomnosti předpětí je počet elektronů procházejících bariérou na obou stranách stejný, tj. není zde žádný proud. Při dopředném předpětí mají elektrony energii k tomu, aby překročily potenciální bariéru a prošly do kovu. S rostoucím předpětím se šířka bariéry zmenšuje a propustný proud se rychle zvyšuje.
Při zpětném předpětí vyžadují elektrony v polovodiči více energie k překonání potenciální bariéry. Pro elektrony v kovu potenciálová bariéra nezávisí na předpětí, takže protéká malý zpětný proud, který zůstává prakticky konstantní, dokud nedojde k lavinovému průrazu.
Proud ve Schottkyho diodách je určen většinovými nosnými, takže je větší při stejném propustném předpětí, a proto je propustný úbytek napětí na Schottkyho diodě menší než na konvenčním p-n přechodu při daném proudu. Schottkyho dioda má tedy prahové otevírací napětí řádově (0,2-0,3) V, na rozdíl od prahového napětí běžné křemíkové diody 0,7 V, a výrazně snižuje životnost menšinových nosičů v polovodiči.
Ve schématu na Obr. 2,4, b tranzistor VT1 je bráněno v saturaci Shatkyho diodou s nízkým prahem otevření (0,2...0,3) V, takže napětí se mírně zvýší ve srovnání s nasyceným tranzistorem VT1. Na Obr. 2.4, c ukazuje obvod se „Schottkyho tranzistorem“. Na základě Schottkyho tranzistorů byly vyrobeny mikroobvody dvou hlavních řad TTLSh (obr. 2.5)
Na Obr. 2.5 a ukazuje schéma vysokorychlostního logického prvku použitého jako základ mikroobvodů řady K531 (cizí analog - 74S), (S je počáteční písmeno příjmení německého fyzika Schottkyho). V tomto prvku je emitorový obvod kaskády oddělující fáze vytvořený na tranzistoru VT2, generátor proudu je zapnutý - tranzistor VT6 s odpory R4 A R5. To umožňuje zvýšit výkon logického prvku. Jinak je tento logický prvek podobný základnímu prvku řady K131. Zavedení Schottkyho tranzistorů však umožnilo snížit tzd.r zdvojnásobil.
Na Obr. 2.5, b ukazuje schéma základního logického prvku řady K555 (cizí analog - 74LS). V tomto zapojení je místo víceemitorového tranzistoru na vstupu použita matice Schottkyho diod. Zavedení Shatkyho diod eliminuje hromadění přebytečných bázových nábojů, které prodlužují dobu vypnutí tranzistoru, a zajišťuje stabilitu doby sepnutí v teplotním rozsahu.
Rezistor R6 horního ramene koncového stupně vytváří potřebné napětí na bázi tranzistoru VT3 otevřít. Pro snížení spotřeby energie při zavřené bráně (), odpor R6 připojit nikoli na společnou sběrnici, ale na výstup prvku.
Dioda VD7, zapojený do série s R6 a paralelně se zátěžovým odporem kolektoru kaskády oddělující fáze R2, umožňuje snížit zpoždění zapnutí obvodu využitím části energie uložené v kapacitě zátěže ke zvýšení kolektorového proudu tranzistoru VT1 v přechodovém režimu.
Tranzistor VT3 je implementován bez Schottkyho diod, protože pracuje v aktivním režimu (sledovač emitoru).
Kompozitní tranzistor (Darlingtonův tranzistor) - spojení dvou nebo více bipolárních tranzistorů pro zvýšení proudového zisku. Takový tranzistor se používá v obvodech, které pracují s vysokými proudy (například v obvodech stabilizátorů napětí, koncových stupních výkonových zesilovačů) a ve vstupních stupních zesilovačů, pokud je potřeba zajistit vysokou vstupní impedanci.
Symbol pro kompozitní tranzistor
Složený tranzistor má tři vývody (bázi, emitor a kolektor), které jsou ekvivalentní vývodům běžného jednoduchého tranzistoru. Proudové zesílení typického složeného tranzistoru (někdy mylně nazývaného "superbeta") je ≈ 1000 pro vysoce výkonné tranzistory a ≈ 50 000 pro nízkovýkonové tranzistory To znamená, že k zapnutí složeného tranzistoru stačí malý proud báze.
Na rozdíl od bipolárních tranzistorů se tranzistory s efektem pole nepoužívají v kompozitním zapojení. Není potřeba kombinovat tranzistory s efektem pole, protože již mají extrémně nízký vstupní proud. Existují však obvody (například bipolární tranzistor s izolovaným hradlem), kde se společně používají tranzistory s efektem pole a bipolární tranzistory. V jistém smyslu lze takové obvody považovat také za kompozitní tranzistory. Totéž pro kompozitní tranzistorJe možné zvýšit hodnotu zisku snížením tloušťky základny, což však představuje určité technologické potíže.
Příklad superbeta (super-β)tranzistory lze použít v řadě KT3102, KT3107. Lze je však také kombinovat pomocí Darlingtonova schématu. V tomto případě může být základní předpětí proud rovný pouze 50 pA (příklady takových obvodů jsou operační zesilovače jako LM111 a LM316).
Fotografie typického zesilovače využívajícího kompozitní tranzistory
Darlingtonský okruh
Jeden typ takového tranzistoru vynalezl elektroinženýr Sidney Darlington.
Schematické schéma kompozitního tranzistoru
Složený tranzistor je kaskádové spojení několika tranzistorů zapojených tak, že zátěž v emitoru předchozího stupně je přechod báze-emitor tranzistoru dalšího stupně, to znamená, že tranzistory jsou spojeny kolektory a emitor vstupního tranzistoru je připojen k bázi výstupního tranzistoru. Navíc může být jako součást obvodu použita odporová zátěž prvního tranzistoru pro urychlení zavírání. Takové spojení jako celek je považováno za jeden tranzistor, jehož proudové zesílení, když tranzistory pracují v aktivním režimu, se přibližně rovná součinu zesílení prvního a druhého tranzistoru:
β с = β 1 ∙ β 2
Ukažme, že kompozitní tranzistor má ve skutečnosti koeficientβ , výrazně větší než obě jeho součásti. Nastavení přírůstkudlb=dlb1, dostaneme:
dle1 = (1 + β 1) ∙ dlb=dlb2
dlNa=dlk1+ dlk2= β 1 ∙ dlb+ β 2 ∙ ((1 + β 1) ∙ dlb)
Sdílení djá na na dlb, zjistíme výsledný diferenciální převodový koeficient:
β Σ = β 1 + β 2 + β 1 ∙ β 2
Protože vždyckyβ >1 , můžeme zvážit:
β Σ = β 1 ∙ β 1
Je třeba zdůraznit, že koeficientyβ 1 A β 1 se může lišit i v případě tranzistorů stejného typu, protože proud emitoruJá e2 PROTI 1 + β2krát proud emitoruJá e1(vyplývá to ze zjevné rovnostiI b2 = I e1).
Siklai schéma
Darlingtonova dvojice je podobná Sziklai tranzistorovému zapojení, pojmenovanému po svém vynálezci George Sziklai, a je také někdy nazýváno komplementárním Darlingtonovým tranzistorem. Na rozdíl od Darlingtonova obvodu, který se skládá ze dvou tranzistorů stejného typu vodivosti, obvod Sziklai obsahuje tranzistory různých polarit ( p – n – p a n – p – n ). Pár Siklai se chová jako n–p–n -tranzistor s vysokým ziskem. Vstupní napětí je napětí mezi bází a emitorem tranzistoru Q1 a saturační napětí se rovná alespoň poklesu napětí na diodě. Doporučuje se zařadit mezi bázi a emitor tranzistoru Q2 nízkoodporový rezistor. Tento obvod se používá ve výkonných push-pull koncových stupních při použití výstupních tranzistorů stejné polarity.
Sziklaiova kaskáda, podobná tranzistoru s n – p – n přechod
Cascode obvod
Kompozitní tranzistor, vyrobený podle tzv. kaskádového obvodu, se vyznačuje tím, že tranzistor VT1 je zapojen do obvodu se společným emitorem a tranzistor VT2 je zapojen do obvodu se společnou bází. Takový kompozitní tranzistor je ekvivalentní jedinému tranzistoru zapojenému do obvodu se společným emitorem, má však mnohem lepší frekvenční vlastnosti a větší nezkreslený výkon v zátěži a může také výrazně snížit Millerův jev (zvýšení ekvivalentní kapacity invertující zesilovací prvek v důsledku zpětné vazby z výstupu na vstup tohoto prvku při jeho vypnutí).
Výhody a nevýhody kompozitních tranzistorů
Vysoké hodnoty zesílení v kompozitních tranzistorech jsou realizovány pouze ve statickém režimu, takže kompozitní tranzistory jsou široce používány ve vstupních stupních operačních zesilovačů. V obvodech na vysokých frekvencích již kompozitní tranzistory nemají takové výhody - mezní frekvence zesílení proudu a rychlost provozu kompozitních tranzistorů je menší než stejné parametry pro každý z tranzistorů VT1 a VT2.
výhody:
A)Vysoký proudový zisk.
b)Darlingtonův obvod je vyráběn ve formě integrovaných obvodů a při stejném proudu je pracovní plocha křemíku menší než u bipolárních tranzistorů. Tyto obvody jsou velmi zajímavé při vysokých napětích.
nedostatky:
A)Nízký výkon, zejména přechod z otevřeného do uzavřeného stavu. Z tohoto důvodu se kompozitní tranzistory používají především v obvodech nízkofrekvenčních klíčů a zesilovačů na vysokých frekvencích, jejich parametry jsou horší než u jednoho tranzistoru.
b)Pokles napětí v propustném směru na přechodu báze-emitor v Darlingtonově obvodu je téměř dvakrát větší než u konvenčního tranzistoru a pro křemíkové tranzistory je asi 1,2 - 1,4 V (nemůže být menší než dvojnásobek poklesu napětí na přechodu p-n).
PROTI)Vysoké saturační napětí kolektor-emitor, pro křemíkový tranzistor asi 0,9 V (ve srovnání s 0,2 V pro konvenční tranzistory) pro tranzistory s nízkým výkonem a asi 2 V pro tranzistory s vysokým výkonem (nemůže být menší než pokles napětí na p-n přechodu plus pokles napětí na saturovaném vstupním tranzistoru).
Použití zatěžovacího odporu R1 umožňuje zlepšit některé vlastnosti kompozitního tranzistoru. Hodnota rezistoru je zvolena tak, že kolektor-emitorový proud tranzistoru VT1 v sepnutém stavu vytváří úbytek napětí na rezistoru, který nestačí k otevření tranzistoru VT2. Svodový proud tranzistoru VT1 tedy není zesilován tranzistorem VT2, čímž se snižuje celkový kolektor-emitorový proud kompozitního tranzistoru ve vypnutém stavu. Navíc použití rezistoru R1 pomáhá zvýšit rychlost kompozitního tranzistoru vynucením uzavření tranzistoru VT2. Typicky je odpor R1 stovky ohmů u Darlingtonova tranzistoru s vysokým výkonem a několik kOhmů u Darlingtonova tranzistoru s malým signálem. Příkladem obvodu s emitorovým rezistorem je výkonný npn Darlington tranzistor typu KT825, jeho proudové zesílení je 10000 (typická hodnota) pro kolektorový proud 10 A.
