Kaj je Darlingtonov tranzistor?

Darlingtonov tranzistor je par bipolarnih tranzistorjev, povezanih, da zagotovijo zelo visok tok zaradi nizkobaznega toka. Emiter vhodnega tranzistorja je vedno povezan z bazo izhodnega tranzistorja; njihovi zbiralci so povezani skupaj. Posledično se tok, ojačan z vhodnim tranzistorjem, dodatno ojača z izhodnim tranzistorjem. Darlington se pogosto uporablja tam, kjer je potrebno visoko ojačenje pri nizki frekvenci. Pogoste aplikacije vključujejo izhodne stopnje avdio ojačevalnika, regulatorje moči, krmilnike motorjev in gonilnike zaslona.

Tranzistor Darlington, znan tudi kot Darlingtonov par, je leta 1953 izumil Sidney Darlington pri Bell Laboratories. V petdesetih in šestdesetih letih prejšnjega stoletja so ga imenovali tudi super-alfa par. Darlington je prepoznal številne prednosti te zasnove za vezja oddajnika in sledilca in patentiral koncept.

Narava tranzistorja Darlington običajno nizke moči in visokega dobička ga lahko naredi zelo občutljivega na majhne spremembe vhodnega toka. Iz tega razloga se Darlingtoni pogosto uporabljajo v senzorjih za dotik in svetlobo. Photodarlingtoni so zasnovani posebej za svetlobno občutljiva vezja.

Izhodna stran je pogosto z veliko močjo, z manjšim dobičkom. Z zelo močnim tranzistorjem lahko krmili motorje, pretvornike moči in druge visokotokovne naprave. Zasnove srednje moči se pogosto uporabljajo z logiko integriranega vezja (IC) za pogon solenoidov, zaslonov s svetlečimi diodami (LED) in drugih majhnih obremenitev.

Zasnova tranzistorja Darlington ponuja več prednosti pred uporabo standardnih enojnih tranzistorjev. Ojačanje vsakega tranzistorja v paru se pomnoži skupaj, kar daje precej visok skupni tokovni dobiček. Največji kolektorski tok izhodnega tranzistorja določa tok para – lahko je 100 amperov ali več. Zahteva se manj fizičnega prostora, saj so tranzistorji pogosto združeni v eni napravi. Druga prednost je, da ima lahko celotno vezje zelo visoko vhodno impedanco.

Tranzistor na splošno sledi enakim pravilom oblikovanja kot en sam tranzistor, z nekaj omejitvami. Za vklop je potrebna višja napetost baznega oddajnika, običajno dvakrat večja od enega samega tranzistorja. Njegov izklopni čas je veliko daljši, saj izhodnega tranzistorskega osnovnega toka ni mogoče aktivno izklopiti. To zamudo je mogoče zmanjšati z ožičenjem razelektritvenega upora med bazo in emiterjem izhodnega tranzistorja. Vendar pa Darlingtoni zaradi tega zamika niso primerni za visokofrekvenčne aplikacije.
Tudi napetost nasičenosti Darlingtonovega tranzistorja je višja, pogosto 0.7 V DC za silicij namesto približno 0.2 V DC. To včasih povzroči disipacijo večje moči, saj se izhodni tranzistor ne more nasičiti. Pri višjih frekvencah je možen tudi večji fazni premik, kar lahko vodi do nestabilnosti pod negativnimi povratnimi informacijami.

Shema tranzistorja Darlington pogosto prikazuje par tranzistorskih elementov, povezanih skupaj znotraj enega velikega kroga. Komplementarni tranzistor Darlington ali Sziklai skupaj uporablja nasprotne vrste tranzistorjev. Kadar je v vezju potrebnih veliko parov nizke moči, se lahko uporabi Darlington tranzistorski niz IC. Vozniki jih pogosto uporabljajo, saj običajno vključujejo diode za preprečevanje konic, ko so obremenitve izklopljene. Veliko Darlingtonovih vezij je prav tako zgrajenih s pari posameznih diskretnih tranzistorjev, povezanih skupaj.