¿Qué es un transistor Darlington?
Los transistores Darlington son un par de transistores bipolares conectados para proporcionar una ganancia de corriente muy alta a corrientes de base bajas. El emisor del transistor de entrada siempre está conectado a la base del transistor de salida. Sus recolectores están atados. Como resultado, la corriente amplificada por el transistor de entrada se amplifica aún más por el transistor de salida. Darlington se usa a menudo cuando se requiere una alta ganancia a bajas frecuencias. Las aplicaciones típicas incluyen etapas de salida de amplificador de audio, reguladores de potencia, controladores de motor y controladores de pantalla.
Los transistores Darlington, también conocidos como pares Darlington, fueron inventados en 1953 por Sidney Darlington de Bell Laboratories. En las décadas de 1950 y 1960, también se les llamó pares super-alfa. Darlington reconoció las muchas ventajas de este diseño para circuitos seguidores de emisor y patentó el concepto.
Características y Funciones del Transistor Darlington
Los transistores Darlington son generalmente muy sensibles a pequeños cambios en la corriente de entrada debido a sus características de baja potencia y alta ganancia. Por esta razón, Darlington se usa a menudo para sensores táctiles y de luz. Photodarlington está diseñado específicamente para circuitos fotosensibles.
El lado de salida suele ser de alta potencia y baja ganancia. Los transistores de alta potencia le permiten controlar motores, inversores de potencia y otros dispositivos de alta corriente. Los diseños de potencia media se utilizan a menudo con lógica de circuito integrado (IC) para impulsar 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. Las ganancias de cada transistor en un par se multiplican juntas para dar una ganancia de corriente alta en general. La corriente máxima de colector del transistor de salida determina la corriente máxima de colector del par. Puede ser de más de 100 amperios. Los transistores a menudo se empaquetan juntos en un dispositivo y, por lo tanto, requieren menos espacio físico. Otra ventaja es que todo el circuito puede tener una impedancia de entrada muy alta.
Los transistores generalmente siguen las mismas reglas de diseño que los transistores individuales, pero con algunas limitaciones. Se requiere un voltaje base-emisor más alto para encenderlo. Suele ser el doble que un solo transistor. El tiempo de apagado es mucho más largo porque la corriente base del transistor de salida no se puede bloquear activamente. Este retraso se puede reducir conectando una resistencia de descarga entre la base del transistor de salida y el emisor. Sin embargo, este retraso hace que Darlington no sea adecuado para aplicaciones de alta frecuencia.
El voltaje de saturación para los transistores Darlington también es tan alto como 0,7 V CC, a menudo para silicio en lugar de aproximadamente 0,2 V CC. A veces, se produce una mayor disipación de potencia porque el transistor de salida no se puede saturar. A frecuencias más altas, son posibles cambios de fase más grandes, lo que puede provocar inestabilidad bajo retroalimentación negativa.
Diagrama del Transistor Darlington PNP y NPN
El par Darlington cuando consta de 2 transistores PNP, hace el transistor de tipo PNP Darlington. Cuando el par Darlington cuenta con 2 transistores del tipo NPN, hace al transistor NPN Darlington. En siguiente imagen se muestran sus diagramas de conexiones para los transistores Darlington NPN y PNP. Para ambos tipos de transistores el terminal del Colector será común. En el transistor PNP, la corriente de base se envía al terminal emisor del segundo transistor. Y en el transistor NPN, la corriente del emisor se envía al terminal base del segundo transistor.
Los esquemas de transistores Darlington a menudo representan elementos de un par de transistores conectados entre sí en un gran círculo. Los transistores complementarios Darlington o Sziklai utilizan tipos opuestos de transistores juntos. Si su circuito requiere muchos pares de baja potencia, puede usar circuitos integrados de matriz de transistores Darlington. Los controladores generalmente usan esto porque contienen diodos para evitar picos cuando la carga está apagada. Muchos circuitos de Darlington también constan de pares individuales de transistores individuales conectados entre sí.
Ventajas y Desventajas del Transistor Darlington
Conozcamos un resumen del transistor Darlington; de las principales ventajas y desventajas en comparación con el transistor normal.
- La principal ventaja de un transistor Darlington es la alta ganancia de corriente. Entonces, una pequeña cantidad de corriente base puede activar el transistor.
- Ofrece una alta impedancia de entrada que se traduce en una disminución igual de la impedancia de salida.
- Es un solo paquete. Por lo tanto, es fácil de configurar en una placa de circuito o PCB en comparación con conectar dos transistores diferentes.
- Tiene una velocidad de conmutación lenta.
- El voltaje base-emisor es casi dos veces mayor que el de un transistor normal.
- Debido al alto voltaje de saturación, en tal aplicación, disipa una alta potencia.
- El ancho de banda es limitado.
- El transistor Darlington introduce un cambio de fase a una cierta frecuencia en el circuito de retroalimentación negativa.
En conclusiones el par de Darlington es un componente muy útil en la mayoría de las aplicaciones gracias a que proporciona una alta ganancia de corriente con bajas corrientes en la base. Pero realmente tiene algunas limitaciones donde no son recomendados, estos transistores se utilizan en operaciones donde no se necesita una respuesta de alta frecuencia y se requieran niveles de corriente con alta ganancia.