צמד דרלינגטון

צמד דרלינגטון

צמד שיקלאי

באלקטרוניקה, צמד דרלינגטון (וגם "מגבר דרלינגטון" או "טרנזיסטור דרלינגטון") הוא שילוב של שני טרנזיסטורים ביפולריים (במעגל משולב או כזוג רכיבים אלקטרוניים), המחוברים כך שזרם חשמלי שמוגבר על ידי הטרנזיסטור הראשון, מוגבר בשנית על ידי הטרנזיסטור השני.

הייחוד בתצורת חיבור זו היא הסינרגיה שנוצרת, בכך שהגברת הזרם הכוללת (המסומנת כ-β, hfe, או hFE) היא גדולה יותר מהגברי הזרם הפרטיים של כל טרנזיסטור בנפרד. כאשר הצמד ממומש במעגל משולב, ניתן להשיג גם חיסכון במקום על ידי שילוב של שני הקולטים של הטרנזיסטורים לקולט משותף.

צמד דרלינגטון הומצא בשנת 1953, במעבדות בל על ידי המהנדס סידני דרלינגטון. דרלינגטון רשם פטנט על צמדי דרלינגטון המורכבים מ-2 או 3 טרנזיסטורים במעגל משולב אחד (וקולט משותף), אבל לא רשם את הפטנט על מספר טרנזיסטורים כלשהו - ובכך אין כיסוי למעגלים חדישים יותר.

תצורה דומה, אך מורכבת מטרנזיסטורים בתצורה הפוכה (NPN ו-PNP) נקראת 'צמד שיקלאי, או משלים דרלינגטון.

אופן פעולה

צמד דרלינגטון פועל כמעגל חשמלי בעל הגבר זרם גבוה (בערך מכפלת ההגבר של שני הטרנזיסטורים), ולמעשה, ישנם רכיבים עם מבנה פנימי של צמד דרלינגטון, ועם 3 ממשקים חיצוניים (בסיס, קולט, פולט) כמו בטרנזיסטור "רגיל" - ולהם הגבר כמעט זהה למכפלת ההגברים).

עוצמת ההגבר נתונה על ידי הנוסחא הבאה:

$\beta _{\mathrm {Darlington} }=\beta _{1}\cdot \beta _{2}+\beta _{1}+\beta _{2}$

וכאשר ערכי ה-β הם בקנה מידה של מאות ניתן לבצע קירוב של הנוסחא אל:

$\beta _{\mathrm {Darlington} }\approx \beta _{1}\cdot \beta _{2}$

חסרונות

פרק זה לוקה בחסר. אנא תרמו למכלול והשלימו אותו. הסיבה היא: יש להשלים את החסרונות על פי הערך האנגלי.

בימינו, לרכיב טיפוסי יש הגבר זרם של 1000 ויותר, כך שנדרש רק זרם קטן בבסיס כדי להפעיל את הצמד. עם זאת, הגבר גבוה שכזה טומן בחובו גם חסרונות:

בגלל שיש שני צמתים בין הבסיס לפולט (של כל הצמד) המתח שביניהם הוא גבוה יותר, ממתח בסיס-פולט טיפוסי.

$V_{BE}=V_{BE1}+V_{BE2}\!$

בטכנולוגיית צורן, שבה מתח בסיס-פולט טיפוסי הוא כ-0.65 וולט, בצמד דרלינגטון מגיעים למתח טיפוסי של 1.3וולט.

חיסרון נוסף הוא מתח הרוויה. כאשר טרנזיסטור הראשון נמצא במצב רוויה, הוא לכאורה מחבר ישירות את הבסיס לקולט של הטרנזיסטור השני. במצב זה, הטרנזיסטור השני פועל כדיודה והמתח בין הקולט לפולט (כמו גם המתח בין הקולט לפולט של כל הצמד) הוא קרוב למתח בין הבסיס לפולט. כך נוצרת מגבלה על מתח הרוויה של הצמד, והוא עומד על 0.65 וולט בטכנולוגיית צורן. כמו כן, הטרנזיסטור השני נמצא במתח קולט-בסיס השווה או גדול מאפס, ואינו במצב רוויה. תכונה זו גורמת לבזבוז אנרגיה גדול מהרגיל, בצמדי דרלינגטון.