Co je darlingtonský tranzistor?
Darlingtonův tranzistor je pár bipolárních tranzistorů připojených k zajištění velmi vysokého proudu z nízkoproudého proudu. Emitor vstupního tranzistoru je vždy zapojen do základny výstupního tranzistoru; jejich sběratelé jsou svázáni. Výsledkem je, že proud zesílený vstupním tranzistorem je dále zesílen výstupním tranzistorem. Darlington se často používá tam, kde je při nízké frekvenci zapotřebí vysoký zisk. Mezi běžné aplikace patří výstupní stupně zesilovače zvuku, regulátory výkonu, regulátory motoru a ovladače zobrazení.
Darlingtonův tranzistor, známý také jako Darlingtonův pár, byl vynalezen v roce 1953 Sidney Darlingtonem v Bell Laboratories. Během padesátých a šedesátých let se to také nazývalo super alfa. Darlington uznal mnoho výhod tohoto designu pro obvody emitor-následovatel a patentoval tento koncept.
Obvykle nízkoenergetická a vysoce zisková povaha tranzistoru Darlington může způsobit, že je velmi citlivý na malé změny vstupního proudu. Z tohoto důvodu se v dotykových a světelných senzorech často používají Darlingtony. Photodarlingtons jsou navrženy speciálně pro obvody citlivé na světlo.
Výstupní strana je často výkonná, s nižším ziskem. S velmi výkonným tranzistorem může ovládat motory, výkonové měniče a další vysoce proudová zařízení. Konstrukce se středním výkonem se často používají s logikou integrovaných obvodů (IC) pro pohon solenoidů, zobrazovacími LED diodami a dalšími malými zátěžemi.
Konstrukce tranzistoru Darlington poskytuje několik výhod oproti použití standardních jednoduchých tranzistorů. Zisk každého tranzistoru v páru je násoben dohromady, což dává poměrně vysoký celkový proudový zisk. Maximální kolektorový proud výstupního tranzistoru určuje proud páru - může to být 100 ampérů nebo více. Je zapotřebí méně fyzického prostoru, protože tranzistory jsou často zabaleny do jednoho zařízení. Další výhodou je, že celkový obvod může mít velmi vysokou vstupní impedanci.
Tranzistor se obecně řídí stejnými konstrukčními pravidly jako jediný tranzistor, s několika omezeními. Zapnutí vyžaduje vyšší napětí emitoru základny, obvykle dvojnásobek napětí jediného tranzistoru. Jeho doba vypnutí je mnohem delší, protože výstupní proud tranzistoru nemůže být aktivně vypnut. Toto zpoždění lze snížit zapojením vybíjecího rezistoru mezi základnu a emitor výstupního tranzistoru. Darlingtony však nejsou vhodné pro vysokofrekvenční aplikace z důvodu tohoto zpoždění.
Saturační napětí Darlingtonova tranzistoru je také vyšší, často 0,7 V DC pro křemík místo asi 0,2 V DC. Toto někdy způsobuje disipaci s vyšším výkonem, protože výstupní tranzistor nemůže být nasycen. Při vyšších frekvencích je také možný větší fázový posun, což může vést k nestabilitě při negativní zpětné vazbě.
Schéma Darlingtonova tranzistoru často zobrazuje pár tranzistorových prvků zapojených dohromady uvnitř jediného velkého kruhu. Komplementární Darlingtonův nebo Sziklai tranzistor používá opačné typy tranzistorů dohromady. Pokud je v obvodu potřeba mnoho párů s nízkým výkonem, lze použít IC Darlingtonova tranzistorového pole. Řidiči to často využívají, protože obvykle obsahují diody, které zabraňují špičkám při vypnutém zatížení. Mnoho Darlingtonových obvodů je také konstruováno s páry jednotlivých diskrétních tranzistorů zapojených dohromady.