¿Qué es un transistor Darlington?

Un transistor Darlington es un par de transistores bipolares conectados para proporcionar una ganancia de corriente muy alta de una corriente de base baja. El emisor del transistor de entrada siempre está conectado a la base del transistor de salida; sus coleccionistas están atados juntos. Como resultado, la corriente amplificada por el transistor de entrada se amplifica aún más por el transistor de salida. Un Darlington se usa a menudo donde se necesita una alta ganancia a baja frecuencia. Las aplicaciones comunes incluyen etapas de salida de amplificador de audio, reguladores de potencia, controladores de motor y controladores de pantalla.

También conocido como un par Darlington, el transistor Darlington fue inventado en 1953 por Sidney Darlington en los Laboratorios Bell. Durante las décadas de 1950 y 1960, también se le llamó un par súper alfa. Darlington reconoció las muchas ventajas de este diseño para circuitos emisor-seguidor y patentó el concepto.

La naturaleza de baja potencia y alta ganancia del transistor Darlington puede hacerla muy sensible a pequeños cambios en la corriente de entrada. Los Darlington a menudo se usan en sensores táctiles y de luz por este motivo. Los fotodarlington están diseñados específicamente para circuitos sensibles a la luz.

El lado de salida es a menudo de alta potencia, menor ganancia. Con un transistor de muy alta potencia, puede controlar motores, inversores de potencia y otros dispositivos de alta corriente. Los diseños de potencia media a menudo se utilizan con lógica de circuito integrado (IC) para controlar solenoides, pantallas de diodos emisores de luz (LED) y otras cargas pequeñas.

El diseño del transistor Darlington ofrece varias ventajas sobre el uso de transistores individuales estándar. La ganancia de cada transistor en el par se multiplica, dando una ganancia de corriente total bastante alta. La corriente máxima del colector del transistor de salida determina la del par; puede ser de 100 amperios o más. Se requiere menos espacio físico, ya que los transistores a menudo se empaquetan en un solo dispositivo. Otra ventaja es que el circuito general puede tener una impedancia de entrada muy alta.

El transistor generalmente sigue las mismas reglas de diseño que un transistor único, con algunas limitaciones. Requiere un voltaje de emisor base más alto para encender, típicamente el doble que el de un solo transistor. Su tiempo de apagado es mucho más largo ya que la corriente base del transistor de salida no puede apagarse activamente. Este retraso puede reducirse conectando una resistencia de descarga entre la base y el emisor del transistor de salida. Sin embargo, los Darlington no son adecuados para aplicaciones de alta frecuencia debido a este tiempo de retraso.

El voltaje de saturación de un transistor Darlington también es más alto, a menudo 0.7v DC para silicio en lugar de aproximadamente 0.2v DC. Esto a veces causa una disipación de mayor potencia, ya que el transistor de salida no puede saturarse. A frecuencias más altas, también es posible un cambio de fase más grande, lo que puede conducir a la inestabilidad bajo retroalimentación negativa.

Un esquema de transistor de Darlington a menudo retrata el par de elementos de transistor conectados dentro de un solo círculo grande. Un transistor complementario Darlington o Sziklai usa tipos opuestos de transistores juntos. Cuando se necesitan muchos pares de baja potencia en un circuito, se puede usar una matriz de transistores Darlington IC. Los conductores a menudo los utilizan, ya que generalmente incluyen diodos para evitar picos cuando las cargas están apagadas. Muchos circuitos de Darlington también se construyen con pares de transistores discretos individuales conectados entre sí.