Qu'est-ce qu'un transistor Darlington?
Un transistor Darlington est une paire de transistors bipolaires connectés pour fournir un gain de courant très élevé à partir d'un courant à base faible. L'émetteur du transistor d'entrée est toujours câblé à la base du transistor de sortie; leurs collectionneurs sont attachés ensemble. En conséquence, le courant amplifié par le transistor d'entrée est encore amplifié par le transistor de sortie. Un Darlington est souvent utilisé lorsqu'un gain élevé est nécessaire à une fréquence basse. Les applications courantes incluent les étages de sortie d'amplificateur audio, les régulateurs de puissance, les contrôleurs de moteur et les pilotes d'affichage.
Également connu sous le nom de paire Darlington, le transistor Darlington a été inventé en 1953 par Sidney Darlington chez Bell Laboratories. Dans les années 1950 et 1960, on l'appelait aussi une paire de super-alpha. Darlington a reconnu les nombreux avantages de cette conception pour les circuits émetteurs suiveurs et a breveté le concept.
Le transistor Darlington, par sa nature généralement à faible puissance et à gain élevé, peut être très sensible aux faibles variations de courant d'entrée. Les chouchous sont souvent utilisés dans les capteurs tactiles et de lumière pour cette raison. Les Photodarlingtons sont conçus spécifiquement pour les circuits sensibles à la lumière.
Le côté sortie est souvent à haute puissance et à faible gain. Avec un transistor de très haute puissance, il peut contrôler des moteurs, des inverseurs de puissance et d'autres dispositifs à courant élevé. Les conceptions de moyenne puissance sont souvent utilisées avec une logique de circuit intégré pour piloter des solénoïdes, des afficheurs à diodes électroluminescentes (DEL) et d’autres petites charges.
La conception du transistor Darlington offre plusieurs avantages par rapport à l’utilisation de transistors simples standard. Le gain de chaque transistor de la paire est multiplié ensemble, ce qui donne un gain de courant total assez élevé. Le courant de collecteur maximal du transistor de sortie détermine celui de la paire: il peut atteindre 100 ampères ou plus. Il faut moins d’espace physique, car les transistors sont souvent regroupés dans un même appareil. Un autre avantage est que le circuit global peut avoir une impédance d'entrée très élevée.
Le transistor suit généralement les mêmes règles de conception qu'un seul transistor, avec quelques limitations. Il faut une tension base-émetteur plus élevée pour s’allumer, généralement le double de celle d’un seul transistor. Son temps de coupure est beaucoup plus long car le courant de base du transistor de sortie ne peut pas être coupé activement. Ce délai peut être réduit en connectant une résistance de décharge entre la base et l'émetteur du transistor de sortie. Les Darlingtons ne conviennent toutefois pas aux applications haute fréquence en raison de ce délai.
La tension de saturation d'un transistor Darlington est également plus élevée, souvent 0,7 V CC pour le silicium au lieu d'environ 0,2 V CC. Cela provoque parfois une dissipation de puissance plus élevée, car le transistor de sortie ne peut pas saturer. À des fréquences plus élevées, un déphasage plus important est également possible, ce qui peut entraîner une instabilité en cas de retour négatif.
Un schéma de transistor Darlington représente souvent la paire d'éléments de transistor câblés ensemble à l'intérieur d'un seul grand cercle. Un transistor Darlington ou Sziklai complémentaire utilise des types de transistors opposés. Lorsque plusieurs circuits à faible puissance sont nécessaires dans un circuit, un circuit intégré à réseau de transistors Darlington peut être utilisé. Les conducteurs les utilisent souvent car ils incluent généralement des diodes pour éviter les pointes lorsque les charges sont éteintes. De nombreux circuits Darlington sont également construits avec des paires de transistors discrets individuels câblés ensemble.