| 词条 | 复合晶体管 |
| 释义 | § 概述 泛指由两个以上晶体管级联复合而成、具有晶体管特性的电力电子器件。常称为达林顿晶体管。由功率场效应晶体管与双极型功率晶体管复合成的器件为隔离栅晶体管。 电流放大倍数低（10～30倍）是普通双极型功率晶体管 (GTR)的一大缺点。若在功率晶体管前置一辅助晶体管（图a），用其基极作为总的输入端，辅助晶体管的输出电流成为主晶体管的输入电流，而主晶体管的输出端为总的输出端，并将这两个晶体管集成在同一硅片上,或两部分分别制成后封装成单个器件,就构成了具有很高电流放大倍数 (100～1000倍)的复合晶体管。其特性与单个功率晶体管类似。通常许多 GTR都采用达林顿结构。80年代中期,工作容量有 1.2kA/80V、400A/400V等几种。图所示是其中的一种复合结构,其电路符号(图b)与主晶体管一致。图a中的电阻及二极管是分别为了确保复合晶体管截止可靠和关断迅速而加的。 复合晶体管大大降低了器件对驱动功率的要求，促进了GTR在电力电子装置中应用的普及,并将在功率晶体管的模块组件化中发挥作用。GTR采用达林顿结构后,其导通的管压降升高了近1V，开关频率往往只能用到1kHz左右，这是其不足之处。 § 分类 达林顿（Darlington）晶体管 图1：达林顿（Darlington）晶体管 达林顿晶体管是由两个n-p-n晶体管组合而成的一种复合晶体管（见图1）；其中第一个BJT（T1）是CC组态（射极跟随器），第二个BJT（T2）是CE组态。从功能上来说，该达林顿晶体管实际上它也就等效于一个CE组态的n-p-n晶体管（极性与T2管相同）。 因为作为射极跟随器的T1和发射极接地的T2这两个晶体管都具有很大的电流增益，因此达林顿晶体管的总电流增益也就更大（总增益等于T1和T2的电流增益的乘积）。达林顿晶体管的输入电阻是由较高的T1的输入电阻与其后面的折合电阻串联而成的，故达林顿晶体管的输入电阻也很高。正因为达林顿晶体管具有很大的电流增益和很高的输入电阻，所以它在IC中得到了广泛的应用。 但是，达林顿晶体管也有若干不足之处。其一是输出电阻很低（因为射极跟随器T1的输出电阻很低，故复合管的输出电阻比单个晶体管的还要低）；其二是跨导很小，这是由于其输入电阻很高，以致输入电压的变化难以引起输出电流发生较大变化的缘故；其三是达林顿晶体管的频率特性较差，因为其中T1的集电结势垒电容是一个Miller电容的缘故。其四是多采用了一个晶体管（两个晶体管起着一个晶体管的作用），这在IC中即增加了所占用芯片的面积；然而，构成达林顿管的两个晶体管可以放置在一个隔离区中（因为它们的集电极是连接在一起的，电位相同），这对于集成又是有利的。 图1:CC-CE复合晶体管 CC-CE复合管 图2:CC-CE复合晶体管 这种复合晶体管也是由两个n-p-n晶体管构成的（见图2），第一个BJT（T1）是CC组态（射极跟随器），第二个BJT（T2）是CE组态，总的可等效为一个CE组态的n-p-n晶体管（极性与T2管相同）。该复合晶体管与达林顿晶体管的差别仅在于T1的集电极不与T2的集电极相连接。这一接法上的小小改动，却对于提高复合晶体管的频率特性大有好处，因为这时T1的集电结势垒电容就不再是Miller电容了；而且该复合晶体管的其它性能参数（输入电阻、电流增益和跨导等）都与达林顿晶体管的相同，并且输出电阻还有所提高（这时的输出电阻就等于T2的输出电阻）。因此CC-CE复合管在IC中大有用武之地。 图2:复合pnp晶体管 复合p-n-p晶体管 图3:复合pnp晶体管 这是把CE组态的p-n-p晶体管（T1）与CC组态的n-p-n晶体管（T2）组合起来构成的一种复合器件（见图3），其功能就相当于一个p-n-p晶体管。其中的T1和T2都具有较大的电流增益，则复合器件的总电流增益大大提高（等于两个晶体管的增益的乘积）；复合器件的总输入电阻就等于T1的输入电阻，但总的输出电阻却因为T2的输出电阻很低而被大大降低了；又，复合器件的总跨导也随着电流增益的提高而得到了很大的提高。 这种复合器件在IC中具有重要意义。因为通过这种组合可以把横向p-n-p晶体管（具有较小的电流增益）的电流增益大大提高，以满足使用的要求。[1] |
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