Wat is een Darlington-transistor?

Een Darlington-transistor is een tweetal bipolaire transistors die zijn aangesloten om een ​​zeer hoge stroomsterkte te leveren door een lage basisstroom. De emitter van de ingangstransistor is altijd verbonden met de basis van de uitgangstransistor; hun verzamelaars zijn samengebonden. Als een resultaat wordt de stroom versterkt door de ingangstransistor verder versterkt door de uitgangstransistor. Een Darlington wordt vaak gebruikt waar een hoge versterking nodig is bij een lage frequentie. Veelvoorkomende toepassingen zijn onder meer uitvoertrappen voor audioversterkers, stroomregelaars, motorcontrollers en displaydrivers.

Ook bekend als een Darlington-paar, werd de Darlington-transistor uitgevonden in 1953 door Sidney Darlington bij Bell Laboratories. In de jaren vijftig en zestig werd het ook een super-alfa-paar genoemd. Darlington erkende de vele voordelen van dit ontwerp voor emitter-volger circuits en patenteerde het concept.

De meestal laagvermogen, high-gain aard van de Darlington-transistor kan hem zeer gevoelig maken voor kleine veranderingen in ingangsstroom. Om deze reden worden Darlingtons vaak in contact- en lichtsensoren gebruikt. Fotodarlington is speciaal ontworpen voor lichtgevoelige circuits.

De outputzijde is vaak high-power, lagere gain. Met een zeer krachtige transistor kunnen motoren, stroomomvormers en andere apparaten met een hoge stroomsterkte worden bestuurd. Middelzware ontwerpen worden vaak gebruikt met geïntegreerde schakelingslogica (IC) om elektromagneten, light-emitting diode (LED) displays en andere kleine belastingen aan te sturen.

Het Darlington-transistorontwerp biedt verschillende voordelen ten opzichte van het gebruik van standaard enkele transistors. De versterking van elke transistor in het paar wordt vermenigvuldigd, waardoor een vrij hoge totale stroomversterking wordt verkregen. De maximale collectorstroom van de uitgangstransistor bepaalt die van het paar - deze kan 100 ampère of meer zijn. Er is minder fysieke ruimte vereist, omdat de transistors vaak in één apparaat zijn verpakt. Een ander voordeel is dat het totale circuit een zeer hoge ingangsimpedantie kan hebben.

De transistor volgt in het algemeen dezelfde ontwerpregels als een enkele transistor, met enkele beperkingen. Het vereist een hogere basis-emitterspanning om in te schakelen, meestal twee keer die van een enkele transistor. De uitschakeltijd is veel langer, omdat de uitgangstransistorbasisstroom niet actief kan worden uitgeschakeld. Deze vertraging kan worden verminderd door een ontladingsweerstand tussen de basis en de emitter van de uitgangstransistor te bedraden. Darlingtons zijn echter niet geschikt voor hoogfrequente toepassingen vanwege deze vertragingstijd.

De verzadigingsspanning van een Darlington-transistor is ook hoger, vaak 0,7 V DC voor silicium in plaats van ongeveer 0,2 V DC. Dit veroorzaakt soms dissipatie met hoger vermogen, omdat de uitgangstransistor niet kan verzadigen. Bij hogere frequenties is ook een grotere faseverschuiving mogelijk, wat kan leiden tot instabiliteit onder negatieve feedback.

Een Darlington-transistorschema geeft vaak het paar transistorelementen weer dat met elkaar is verbonden binnen een enkele grote cirkel. Een complementaire Darlington- of Sziklai-transistor gebruikt samen tegenovergestelde typen transistors. Wanneer in een schakeling veel paren met laag vermogen nodig zijn, kan een Darlington transistor array IC worden gebruikt. Bestuurders gebruiken deze vaak omdat ze meestal diodes bevatten om spikes te voorkomen wanneer de belastingen worden uitgeschakeld. Veel Darlington-circuits zijn ook geconstrueerd met paren van afzonderlijke discrete transistors die met elkaar zijn verbonden.