Che cos'è un transistor Darlington?

Un transistor Darlington è una coppia di transistor bipolari collegati per fornire un guadagno di corrente molto elevata da una corrente di base bassa. L'emettitore del transistor di ingresso è sempre collegato alla base del transistor di uscita; i loro collezionisti sono legati insieme. Di conseguenza, la corrente amplificata dal transistor di ingresso viene ulteriormente amplificata dal transistor di uscita. Un Darlington è spesso usato dove è necessario un alto guadagno a bassa frequenza. Le applicazioni comuni includono stadi di uscita dell'amplificatore audio, regolatori di potenza, controller del motore e driver di visualizzazione.

Conosciuta anche come coppia Darlington, il transistor Darlington fu inventato nel 1953 da Sidney Darlington presso i Bell Laboratories. Durante gli anni '50 e '60, fu anche chiamata una coppia super-alfa. Darlington ha riconosciuto i numerosi vantaggi di questo design per i circuiti che seguono gli emettitori e ha brevettato il concetto.

La natura a basso consumo e ad alto guadagno del transistor Darlington può renderlo molto sensibile ai piccoli cambiamenti nella corrente di ingresso. Per questo motivo i Darlingtons sono spesso utilizzati nei sensori tattili e luminosi. I fotodarlington sono progettati specificamente per circuiti sensibili alla luce.

Il lato di uscita è spesso ad alta potenza, a basso guadagno. Con un transistor ad altissima potenza, può controllare motori, inverter e altri dispositivi ad alta corrente. I progetti di media potenza vengono spesso utilizzati con logica a circuito integrato (IC) per pilotare solenoidi, display a diodi luminosi (LED) e altri piccoli carichi.

Il design del transistor Darlington offre numerosi vantaggi rispetto all'uso di transistor singoli standard. Il guadagno di ciascun transistor nella coppia viene moltiplicato insieme, dando un guadagno di corrente piuttosto elevato. La massima corrente di collettore del transistor di uscita determina quella della coppia: può essere di almeno 100 ampere. È richiesto meno spazio fisico, poiché i transistor sono spesso impacchettati insieme in un unico dispositivo. Un altro vantaggio è che il circuito complessivo può avere un'impedenza di ingresso molto elevata.

Il transistor generalmente segue le stesse regole di progettazione di un singolo transistor, con alcune limitazioni. Richiede una tensione dell'emettitore di base più alta per l'accensione, in genere doppia rispetto a quella di un singolo transistor. Il tempo di spegnimento è molto più lungo poiché la corrente di base del transistor di uscita non può essere disattivata attivamente. Questo ritardo può essere ridotto collegando una resistenza di scarica tra la base e l'emettitore del transistor di uscita. Tuttavia, i Darlington non sono adatti per applicazioni ad alta frequenza a causa di questo ritardo.

Anche la tensione di saturazione di un transistor Darlington è più alta, spesso 0,7 V CC per silicio anziché circa 0,2 V CC. Questo a volte provoca una dissipazione di potenza superiore, poiché il transistor di uscita non può saturare. A frequenze più alte, è anche possibile uno spostamento di fase più grande, che può portare all'instabilità sotto feedback negativo.

Uno schema a transistor Darlington spesso raffigura la coppia di elementi a transistor collegati insieme all'interno di un unico grande cerchio. Un transistor Darlington o Sziklai complementare utilizza insieme tipi opposti di transistor. Quando in un circuito sono necessarie molte coppie a bassa potenza, è possibile utilizzare un IC array di transistor Darlington. I conducenti li utilizzano spesso poiché in genere includono diodi per prevenire picchi quando i carichi sono spenti. Molti circuiti di Darlington sono anche costruiti con coppie di singoli transistor discreti collegati tra loro.

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