Un transistor Darlington è una coppia di transistor bipolari collegati per fornire un guadagno di corrente molto elevato da una corrente di base bassa. L’emettitore del transistor di ingresso è sempre cablato 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 viene spesso utilizzato dove è necessario un guadagno elevato a bassa frequenza. Le applicazioni comuni includono gli stadi di uscita dell’amplificatore audio, i regolatori di potenza, i controller del motore e i driver del display.
Conosciuto anche come coppia Darlington, il transistor Darlington è stato inventato nel 1953 da Sidney Darlington presso i Bell Laboratories. Durante gli anni ‘1950 e ‘1960, era anche chiamata una coppia super-alfa. Darlington ha riconosciuto i numerosi vantaggi di questo progetto per i circuiti emettitore-inseguitore e ha brevettato il concetto.
La natura solitamente a bassa potenza e alto guadagno del transistor Darlington può renderlo molto sensibile a piccoli cambiamenti nella corrente di ingresso. I Darlington sono spesso utilizzati nei sensori tattili e di luce per questo motivo. I Photodarlington sono progettati specificamente per i 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 di potenza e altri dispositivi ad alta corrente. I progetti di media potenza sono spesso utilizzati con logica a circuito integrato (IC) per pilotare solenoidi, display a diodi emettitori di luce (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 della coppia viene moltiplicato insieme, dando un guadagno di corrente totale piuttosto elevato. La corrente massima del collettore del transistor di uscita determina quella della coppia: può essere di 100 ampere o più. 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 base-emettitore più alta per accendersi, in genere il doppio di quella di un singolo transistor. Il suo tempo di spegnimento è molto più lungo poiché la corrente di base del transistor di uscita non può essere interrotta attivamente. Questo ritardo può essere ridotto collegando un resistore di scarica tra la base e l’emettitore del transistor di uscita. Tuttavia, i Darlington non sono adatti per le 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 il silicio invece di circa 0.2 V CC. Ciò a volte causa una dissipazione di potenza maggiore, poiché il transistor di uscita non può saturarsi. A frequenze più alte, è anche possibile uno sfasamento maggiore, che può portare a instabilità in caso di feedback negativo.
Uno schema a transistor Darlington spesso ritrae la coppia di elementi transistor collegati insieme all’interno di un unico grande cerchio. Un transistor Darlington o Sziklai complementare utilizza tipi opposti di transistor insieme. Quando sono necessarie molte coppie a bassa potenza in un circuito, è possibile utilizzare un circuito integrato a matrice di transistor Darlington. I driver spesso li utilizzano poiché in genere includono diodi per prevenire picchi quando i carichi vengono spenti. Molti circuiti Darlington sono anche costruiti con coppie di singoli transistor discreti collegati insieme.