Co to jest tranzystor Darlington?
Tranzystor Darlingtona to para tranzystorów bipolarnych połączonych w celu zapewnienia bardzo wysokiego wzmocnienia prądowego z prądu o niskiej podstawie. Emiter tranzystora wejściowego jest zawsze podłączony do podstawy tranzystora wyjściowego; ich kolektory są ze sobą powiązane. W rezultacie prąd wzmacniany przez tranzystor wejściowy jest dalej wzmacniany przez tranzystor wyjściowy. Darlington jest często używany tam, gdzie potrzebne jest wysokie wzmocnienie przy niskiej częstotliwości. Typowe zastosowania obejmują stopnie wyjściowe wzmacniacza audio, regulatory mocy, sterowniki silników i sterowniki wyświetlaczy.
Tranzystor Darlington, znany również jako para Darlington, został wynaleziony w 1953 r. Przez Sidney Darlington z Bell Laboratories. W latach 50. i 60. XX wieku nazywano go również parą super alfa. Darlington dostrzegł wiele zalet tego projektu dla obwodów śledzących emiter i opatentował tę koncepcję.
Tranzystor Darlingtona, zwykle o niskiej mocy i wysokim wzmocnieniu, może sprawić, że będzie bardzo wrażliwy na niewielkie zmiany prądu wejściowego. Z tego powodu często używane są czujniki Darlingtona i czujniki światła. Fotodarlingtony są zaprojektowane specjalnie dla obwodów światłoczułych.
Stroną wyjściową jest często wysoka moc o niższym wzmocnieniu. Dzięki tranzystorowi o bardzo dużej mocy może sterować silnikami, falownikami i innymi urządzeniami wysokoprądowymi. Konstrukcje o średniej mocy są często używane z układem scalonym (IC) do sterowania elektrozaworami, wyświetlaczami diod elektroluminescencyjnych (LED) i innymi niewielkimi obciążeniami.
Tranzystor Darlington ma kilka zalet w porównaniu ze stosowaniem standardowych pojedynczych tranzystorów. Wzmocnienie każdego tranzystora w parze jest mnożone razem, co daje całkiem wysoki całkowity wzrost prądu. Maksymalny prąd kolektora wyjściowego tranzystora określa prąd pary - może wynosić 100 amperów lub więcej. Wymagana jest mniejsza przestrzeń fizyczna, ponieważ tranzystory są często pakowane razem w jednym urządzeniu. Kolejną zaletą jest to, że cały obwód może mieć bardzo wysoką impedancję wejściową.
Tranzystor zasadniczo podlega tym samym zasadom projektowania, co pojedynczy tranzystor, z kilkoma ograniczeniami. Do włączenia wymagane jest wyższe napięcie emitera bazy, zwykle dwa razy większe niż w przypadku pojedynczego tranzystora. Jego czas wyłączenia jest znacznie dłuższy, ponieważ prądu wyjściowego tranzystora wyjściowego nie można aktywnie odłączyć. Opóźnienie to można zmniejszyć poprzez okablowanie rezystora rozładowującego między bazą a emiterem tranzystora wyjściowego. Darlingtony nie są jednak odpowiednie do zastosowań o wysokiej częstotliwości z powodu tego opóźnienia.
Napięcie nasycenia tranzystora Darlington jest również wyższe, często 0,7 V DC dla krzemu zamiast około 0,2 V DC. Czasami powoduje to rozproszenie większej mocy, ponieważ tranzystor wyjściowy nie może się nasycić. Przy wyższych częstotliwościach możliwe jest również większe przesunięcie fazowe, co może prowadzić do niestabilności przy ujemnym sprzężeniu zwrotnym.
Schemat tranzystora Darlington często przedstawia parę elementów tranzystorowych połączonych ze sobą wewnątrz jednego dużego koła. Uzupełniający tranzystor Darlington lub Sziklai wykorzystuje razem przeciwne typy tranzystorów. Gdy w obwodzie potrzebnych jest wiele par niskiej mocy, można zastosować układ tranzystorowy Darlington. Kierowcy często je wykorzystują, ponieważ zazwyczaj zawierają diody, aby zapobiec skokom napięcia, gdy obciążenia są wyłączone. Wiele obwodów Darlington jest również zbudowanych z połączonych ze sobą par pojedynczych dyskretnych tranzystorów.