Складові транзистори знаходять застосування там, де необхідно зовсім невеликим струмом керувати струмами великими, тобто там, де необхідний великий коефіцієнт передачі струму. Однак складений транзистор характерні деякі суттєві недоліки, які обмежують його застосування. Складовою транзистор активно використовується в аналогових схемах. Застосування його в ключових схемах не ефективне.

Типові схеми складових транзисторів

На малюнку зображено дві основні схеми складових транзисторів. Обидві схеми можна вважати еквівалентними npn транзистору з великим коефіцієнтом передачі струму. Перша схема називається ‘Складовою транзистор Дарлінгтона‘, Друга -‘Складовою транзистор Шіклаі

Резистор між базою і емітером другого транзистора використовується в якості джерела струму. Дійсно, падіння напруги між базою і емітером транзистора мало залежить від струму і є практично незмінним. [Струм через резистор] = [Напруга на резисторі] / [Опір резистора]. Таким чином, через цей резистор тече струм практично постійної сили.

Опір даного резистора розраховується виходячи з вибору робочої точки транзисторів, що входять в складений. Робоча точка вибирається виходячи з міркувань лінійності, розсіюється і ряду інших. Обговорення цих міркувань знаходиться за рамками цієї статті.

Виберемо робочу точку транзисторів, визначимося з бажаними силами струмів колекторів транзисторів. Тоді [Опір резистора] = [Напруга насичення база – емітер другого транзистора при струмі бази Iб] / ([Іб] — [Струм колектора другого транзистора в обраному робочій точці] / [Коефіцієнт передачі струму другого транзистора]).

Для першої схеми [Іб] = [Струм колектора першого транзистора в обраному робочій точці] * (1 + 1/[Коефіцієнт передачі струму першого транзистора])

Для другої схеми [Іб] = [Струм колектора першого транзистора в обраному робочій точці]

Розрахунок параметрів складеного транзистора

Коефіцієнт передачі струму

Для першої схеми (Дарлінгтона) [Коефіцієнт передачі струму] = ([Коефіцієнт передачі струму першого транзистора] + 1) * [Коефіцієнт передачі струму другого транзистора]

Для другої схеми (Шіклаі) [Коефіцієнт передачі струму] = [Коефіцієнт передачі струму першого транзистора] * ([Коефіцієнт передачі струму другого транзистора] + 1)

Напруга насичення база – емітер

Для першої схеми (Дарлінгтона) [Напруга насичення база – емітер при струмі бази Iб] = [Напруга насичення база – емітер першого транзистора при струмі бази Iб] + [Напруга насичення база – емітер другого транзистора при струмі бази I1], Де [I1] = [Іб] * (1 + [Коефіцієнт передачі струму першого транзистора]) — [Струм через резистор]

Для другої схеми (Шіклаі) [Напруга насичення база – емітер при струмі бази Iб] = [Напруга насичення база – емітер першого транзистора при струмі бази Iб]

Як видно з формул, напруга насичення база – емітер в другій схемі набагато нижче. Це і є головна перевага другої схеми.

Напруга насичення колектор – емітер

[Напруга насичення колектор – емітер при струмі колектора Ік] = [Напруга насичення база – емітер другого транзистора при струмі бази Iб] + [Напруга насичення колектор – емітер першого транзистора при струмі колектора I2], Де [Іб] = [Ік] / [Коефіцієнт передачі струму другого транзистора]

Для першої схеми (Дарлінгтона), [I2] = ([Іб] + [Струм через резистор]) / (1 + 1 / [Коефіцієнт передачі струму першого транзистора])

Для другої схеми (Шіклаі), [I2] = ([Іб] + [Струм через резистор])

Відразу впадає в очі, що напруга насичення колектор – емітер складеного транзистора в рази більше напруги насичення звичайних транзисторів. Дійсно, щоб другий транзистор відкрився, потрібно подати на його базу напруга, більша напруги насичення база – емітер. А це напруга зазвичай більше напруги насичення колектор – емітер. Крім того напруга подається через перший транзистор, на якому також падає частина напруги. Ось і виходить, що щоб складений транзистор відкрився, між його колектором і емітером має бути докладено значне напруження.

Якщо напруга насичення колектор – емітер хороших переключательних транзисторів складає 0.2 або навіть 0.1 вольт, то напруга насичення колектор – емітер складеного транзистора буде близько 1 вольта.

Для схем, де транзистори працюють в режимах, далеких від насичення, наприклад, в підсилювачах сигналу, це не має значення, але це неприємну властивість сильно обмежує застосування складових транзисторів в ключових (переключательних) схемах, так як він дуже сильно гріється. Розсіює потужність у відкритому стані в ключовий схемою дорівнює добутку напруги насичення на комутований струм.

Для подолання проблеми можуть застосовуватися такі схемні рішення

У першому випадку використовується спеціальний незалежний джерело напруги. Рішення оригінальне, ефективне, але наштовхується на необхідність мати такий незалежний джерело напруги. До речі в інтегральних мікросхемах таке рішення активно застосовується.

Друге рішення – це вже не зовсім складовою транзистор, так як він вже виходить з чотирма висновками. Але зате таке рішення забезпечує низькі втрати без застосування додаткового джерела напруги.