Što je Darlington tranzistor?

Darlingtonov tranzistor je par bipolarnih tranzistora povezanih kako bi se osiguralo jako visoko strujno pojačanje od struje niske baze. Emiter ulaznog tranzistora uvijek je spojen na bazu izlaznog tranzistora; njihovi sakupljači su povezani zajedno. Kao rezultat toga, struja pojačana ulaznim tranzistorom dodatno se pojačava izlaznim tranzistorom. Darlington se često koristi tamo gdje je potrebno visoko pojačanje na niskoj frekvenciji. Uobičajene primjene uključuju izlazne stupnjeve audio pojačala, regulatore snage, kontrolere motora i drajvere zaslona.

Također poznat kao Darlingtonov par, Darlingtonov tranzistor izumio je 1953. Sidney Darlington u Bell Laboratories. Tijekom 1950-ih i 1960-ih zvali su ga i super-alfa par. Darlington je prepoznao mnoge prednosti ovog dizajna za krugove emiter-sljedbenik i patentirao koncept.

Darlingtonov tranzistor obično male snage i visokog pojačanja može ga učiniti vrlo osjetljivim na male promjene ulazne struje. Darlingtonovi se često koriste u senzorima dodira i svjetla iz tog razloga. Photodarlingtonovi su dizajnirani posebno za sklopove osjetljive na svjetlo.

Izlazna strana je često velike snage, nižeg dobitka. S tranzistorom vrlo velike snage može kontrolirati motore, pretvarače snage i druge uređaje velike struje. Dizajni srednje snage često se koriste s logikom integriranog kruga (IC) za pogon solenoida, LED zaslona i drugih malih opterećenja.

Dizajn tranzistora Darlington pruža nekoliko prednosti u odnosu na korištenje standardnih pojedinačnih tranzistora. Dobitak svakog tranzistora u paru se množi zajedno, dajući prilično visok ukupni strujni dobitak. Maksimalna kolektorska struja izlaznog tranzistora određuje struju para – može biti 100 ampera ili više. Potrebno je manje fizičkog prostora, jer su tranzistori često pakirani zajedno u jedan uređaj. Još jedna prednost je da cjelokupni krug može imati vrlo visoku ulaznu impedanciju.

Tranzistor općenito slijedi ista pravila dizajna kao i jedan tranzistor, uz nekoliko ograničenja. Za uključivanje je potreban veći napon baza-emiter, obično dvostruko veći od jednog tranzistora. Vrijeme gašenja je puno duže jer se struja baze izlaznog tranzistora ne može aktivno isključiti. Ovo kašnjenje može se smanjiti spajanjem otpornika za pražnjenje između baze i emitera izlaznog tranzistora. Međutim, Darlingtonovi nisu prikladni za visokofrekventne aplikacije zbog ovog vremena kašnjenja.
Napon zasićenja Darlington tranzistora je također veći, često 0.7 V DC za silicij umjesto oko 0.2 V DC. To ponekad uzrokuje rasipanje veće snage, budući da se izlazni tranzistor ne može zasititi. Na višim frekvencijama moguć je i veći fazni pomak, što može dovesti do nestabilnosti pod negativnom povratnom spregom.

Shema Darlingtonovog tranzistora često prikazuje par tranzistorskih elemenata povezanih zajedno unutar jednog velikog kruga. Komplementarni Darlington ili Sziklai tranzistor zajedno koristi suprotne vrste tranzistora. Kada je potrebno mnogo parova male snage u krugu, može se koristiti Darlington tranzistorski niz IC. Vozači ih često koriste jer obično uključuju diode za sprječavanje skokova kada su opterećenja isključena. Mnogi Darlingtonovi sklopovi također su konstruirani s parovima pojedinačnih diskretnih tranzistora povezanih zajedno.