Ein Darlington-Transistor ist ein Paar bipolarer Transistoren, die verbunden sind, um eine sehr hohe Stromverstärkung aus einem niedrigen Basisstrom bereitzustellen. Der Emitter des Eingangstransistors ist immer mit der Basis des Ausgangstransistors verbunden; ihre Sammler sind aneinander gebunden. Als Ergebnis wird der durch den Eingangstransistor verstärkte Strom durch den Ausgangstransistor weiter verstärkt. Ein Darlington wird oft dort verwendet, wo eine hohe Verstärkung bei einer niedrigen Frequenz benötigt wird. Zu den üblichen Anwendungen gehören Audioverstärker-Ausgangsstufen, Leistungsregler, Motorsteuerungen und Anzeigetreiber.
Der Darlington-Transistor, auch bekannt als Darlington-Paar, wurde 1953 von Sidney Darlington in den Bell Laboratories erfunden. In den 1950er und 1960er Jahren wurde es auch als Super-Alpha-Paar bezeichnet. Darlington erkannte die vielen Vorteile dieses Designs für Emitterfolgerschaltungen und patentierte das Konzept.
Die normalerweise niedrige Leistung und die hohe Verstärkung des Darlington-Transistors können ihn sehr empfindlich gegenüber kleinen Änderungen des Eingangsstroms machen. Darlingtons werden aus diesem Grund häufig in Berührungs- und Lichtsensoren verwendet. Photodarlingtons wurden speziell für lichtempfindliche Schaltungen entwickelt.
Die Ausgangsseite ist oft mit hoher Leistung und geringerer Verstärkung. Mit einem sehr leistungsstarken Transistor kann er Motoren, Wechselrichter und andere Hochstromgeräte steuern. Konstruktionen mit mittlerer Leistung werden häufig mit integrierter Schaltungslogik (IC) verwendet, um Magnetspulen, Leuchtdioden-(LED)-Anzeigen und andere kleine Lasten anzusteuern.
Das Darlington-Transistordesign bietet mehrere Vorteile gegenüber der Verwendung von Standard-Einzeltransistoren. Die Verstärkung jedes Transistors in dem Paar wird miteinander multipliziert, was eine recht hohe Gesamtstromverstärkung ergibt. Der maximale Kollektorstrom des Ausgangstransistors bestimmt den des Paares – er kann 100 Ampere oder mehr betragen. Es wird weniger Platz benötigt, da die Transistoren oft in einem Gerät zusammengefasst sind. Ein weiterer Vorteil besteht darin, dass die Gesamtschaltung eine sehr hohe Eingangsimpedanz aufweisen kann.
Der Transistor folgt im Allgemeinen den gleichen Entwurfsregeln wie ein einzelner Transistor, mit einigen Einschränkungen. Es erfordert eine höhere Basis-Emitter-Spannung zum Einschalten, typischerweise das Doppelte der eines einzelnen Transistors. Seine Ausschaltzeit ist viel länger, da der Basisstrom des Ausgangstransistors nicht aktiv abgeschaltet werden kann. Diese Verzögerung kann reduziert werden, indem ein Entladewiderstand zwischen Basis und Emitter des Ausgangstransistors geschaltet wird. Aufgrund dieser Verzögerungszeit sind Darlingtons jedoch nicht gut für Hochfrequenzanwendungen geeignet.
Die Sättigungsspannung eines Darlington-Transistors ist ebenfalls höher, oft 0.7 V DC für Silizium anstelle von etwa 0.2 V DC. Dies verursacht manchmal eine höhere Verlustleistung, da der Ausgangstransistor nicht gesättigt werden kann. Bei höheren Frequenzen ist auch eine größere Phasenverschiebung möglich, was bei Gegenkopplung zu Instabilität führen kann.
Ein Darlington-Transistor-Schema zeigt oft das Paar von Transistorelementen, die innerhalb eines einzigen großen Kreises miteinander verdrahtet sind. Ein komplementärer Darlington- oder Sziklai-Transistor verwendet entgegengesetzte Transistortypen zusammen. Wenn viele Niedrigleistungspaare in einer Schaltung benötigt werden, kann ein Darlington-Transistor-Array-IC verwendet werden. Treiber verwenden diese häufig, da sie normalerweise Dioden enthalten, um Spannungsspitzen zu verhindern, wenn die Lasten ausgeschaltet werden. Viele Darlington-Schaltungen sind auch mit Paaren einzelner diskreter Transistoren aufgebaut, die miteinander verdrahtet sind.