Un transistor Darlington est une paire de transistors bipolaires connectés pour fournir un gain de courant très élevé à partir d’un courant de base faible. L’émetteur du transistor d’entrée est toujours câblé à la base du transistor de sortie ; leurs collectionneurs sont liés ensemble. En conséquence, le courant amplifié par le transistor d’entrée est encore amplifié par le transistor de sortie. Un Darlington est souvent utilisé lorsqu’un gain élevé est nécessaire à basse fréquence. Les applications courantes incluent les étages de sortie d’amplificateur audio, les régulateurs de puissance, les contrôleurs de moteur et les pilotes d’affichage.
Également connu sous le nom de paire Darlington, le transistor Darlington a été inventé en 1953 par Sidney Darlington aux laboratoires Bell. Au cours des années 1950 et 1960, on l’appelait aussi une paire super-alpha. Darlington a reconnu les nombreux avantages de cette conception pour les circuits émetteurs-suiveurs et a breveté le concept.
La nature généralement à faible puissance et à gain élevé du transistor Darlington peut le rendre très sensible aux petites variations du courant d’entrée. Les Darlington sont souvent utilisés dans les capteurs tactiles et lumineux pour cette raison. Les photodarlingtons sont conçus spécifiquement pour les circuits photosensibles.
Le côté sortie est souvent à haute puissance, à faible gain. Avec un transistor de très haute puissance, il peut contrôler des moteurs, des onduleurs de puissance et d’autres appareils à courant élevé. Les conceptions de puissance moyenne sont souvent utilisées avec une logique de circuit intégré (CI) pour piloter des solénoïdes, des affichages à diodes électroluminescentes (DEL) et d’autres petites charges.
La conception du transistor Darlington offre plusieurs avantages par rapport à l’utilisation de transistors simples standard. Le gain de chaque transistor de la paire est multiplié ensemble, ce qui donne un gain de courant total assez élevé. Le courant de collecteur maximum du transistor de sortie détermine celui de la paire – il peut être de 100 ampères ou plus. Moins d’espace physique est requis, car les transistors sont souvent emballés ensemble dans un seul appareil. Un autre avantage est que le circuit global peut avoir une impédance d’entrée très élevée.
Le transistor suit généralement les mêmes règles de conception qu’un transistor simple, avec quelques limitations. Il nécessite une tension base-émetteur plus élevée pour s’allumer, généralement le double de celle d’un seul transistor. Son temps de coupure est beaucoup plus long car le courant de base du transistor de sortie ne peut pas être coupé activement. Ce retard peut être réduit en câblant une résistance de décharge entre la base et l’émetteur du transistor de sortie. Les Darlington ne sont cependant pas bien adaptés aux applications à haute fréquence en raison de ce temps de latence.
La tension de saturation d’un transistor Darlington est également plus élevée, souvent 0.7v DC pour le silicium au lieu d’environ 0.2v DC. Cela provoque parfois une dissipation de puissance plus élevée, car le transistor de sortie ne peut pas saturer. À des fréquences plus élevées, un déphasage plus important est également possible, ce qui peut entraîner une instabilité sous rétroaction négative.
Un schéma de transistor Darlington représente souvent la paire d’éléments de transistor câblés ensemble à l’intérieur d’un seul grand cercle. Un transistor Darlington ou Sziklai complémentaire utilise des types de transistors opposés ensemble. Lorsque de nombreuses paires de faible puissance sont nécessaires dans un circuit, un circuit intégré à matrice de transistors Darlington peut être utilisé. Les pilotes les utilisent souvent car ils incluent généralement des diodes pour éviter les pointes lorsque les charges sont éteintes. De nombreux circuits Darlington sont également construits avec des paires de transistors discrets individuels câblés ensemble.