8.6. Составной биполярный транзистор

Для того, чтобы повысить значение коэффициента усиления , нужно уменьшить толщину базы, что представляет большие трудности технологического характера.

Между тем, соединяя определенным образом два транзистора, можно резко повысить коэффициент усиления такой комбинации, рассматриваемой как единое целое.

Такая комбинация, часто выполняемая на одной полупроводниковой пластине с внутренними соединениями и тремя внешними выводами, называется составным транзистором или схемой Дарлингтона (рис. 8.30).
	Рис. 8.30

Задавая приращение тока , получаем

;

,

откуда, деля на, находим результирующий дифференциальный коэффициент передачи:

. (8.53)

Поскольку , то можно считать:

. (8.54)

Легко видеть, что величина может составлять несколько десятков тысяч при использовании самых рядовых транзисторов. Для этого, однако, оба транзистора должны находиться в нормальном режиме по постоянным составляющим токов и напряжений. Между тем очевидное соотношениеозначает, что два однотипных транзистора не могут одновременно находиться в нормальном режиме, так как. Следовательно, транзисторVT2 работает со значительно большими токами, чем транзистор VT1, и при использовании формулы (8.54) нужно учитывать зависимость параметров от режима.

Транзисторы VT1 и VT2 работают в существенно разных режимах, поскольку эмиттерный ток превышает эмиттерный токвраз. Учитывая наличие зависимостейи, приходим к выводу, чтоможет быть существенно меньше, в связи с чем реальное значениесоставляет не десятки, а единицы тысяч.

Составной транзистор может быть построен и из двух разнотипных транзисторов (рис. 8.31). Для него, как и для рассмотренной ранее схемы, . Для выравнивания токов ,и повышения термостабильности транзистора
	Рис. 8.31

Дарлингтона (рис. 8.30), а кроме того для повышения составного транзистора эмиттерные переходыVT1 и VT2 шунтируются резисторами и(рис.8.32).

	Кроме того, шунтирование эмиттерных переходов резисторами обеспечивает отрицательный ток базы, вытекающий из транзистора и способствующий его запиранию, что приводит к увеличению скорости выключения транзистора.
Рис. 8.32

Встречно - параллельно эмиттерным переходам включаются шунтирующие диоды VD1 и VD2 для защиты эмиттерных переходов от пробоя при выключении внешних источников питания. Схема (рис. 8.32) может использоваться и с одним шунтирующим резистором . В этом случае, где- напряжение на открытомpn переходе. Этот ток можно сделать близким к току для того, чтобы токсоставлял небольшую долю тока.Тогда, а результирующий ток составного транзистора, т.е.уменьшается до величины.

Для определения других параметров составного транзистора (рис. 8.30) можно воспользоваться эквивалентной схемой, приведенной на рис. 8.33. Пренебрегая сначала сопротивлениями иможно найти результирующее сопротивление, считая, что
	Рис. 8.33

результирующее сопротивление равно.

Величина определяется из соотношения (8.41):.

Для этого нужно предварительно найти параметр , т.е. входное сопротивление составного транзистора при коротком замыкании на выходе. При осуществлении этого режима из рис. 8.33 можно получить:

.

Так как по определению параметром следует считать выражение в квадратных скобках, то с учетом соотношения (8.53) получаем:

, (8.55)

что существенно больше, чем у одиночного транзистора.

Результирующее сопротивление коллектора определяется из соотношения (8.44) как, где- выходная проводимость при холостом ходе на входе, т.е. при. Это означает, что при осуществлении такого режима в эквивалентной схеме (рис. 8.33) будет отсутствовать источник тока. Полагая для простоты, что не приводит к заметной ошибке, можно найти токи в тех оставшихся ветвях схемы при подаче напряжения. Складывая эти токи, получаем:

,

после чего определим и результирующее сопротивление. Пренебрегая суммойпо сравнению с, получаем следующее выражение:

, (8.56)

что существенно меньше, чем у одиночного транзистора.

Наконец, оценим результирующий тепловой ток составного транзистора. Мысленно введя в эквивалентную схему (рис. 8.33) источники тока и, пренебрегая сопротивлениямиии полагаяможно убедиться, что коллекторный ток будет состоять из трех компонент:,и. Тогда

. (8.55)

Ясно, что тепловой ток в составном транзисторе больше, чем в каждом из составляющих его транзисторов. Этот серьезный недостаток затрудняет использование германиевых составных транзисторов при повышенных температурах.

Частотная зависимость коэффициента аналогична такой же зависимости одиночного транзистора. Верхняя рабочая частотасоставного транзистора определяется схемой включения и зависит от частотных свойствVT1 и VT2. При включении с общей базой верхняя рабочая частота составного транзистора равнасамого высокочастотного транзистора пары. При включении с общим эмиттером (коллектором) верхняя рабочая частотасоставного транзистора равнасамого низкочастотного транзистора пары.