Par de Darlington

Darlington par com transistores npn

O circuito de Darlington é um circuito eletrônico composto de dois transistores bipolares , em que o primeiro transistor menor funciona como um seguidor de emissor na base do segundo transistor maior. É usado para aumentar o fator de amplificação atual de um único transistor bipolar. Se os dois transistores estiverem em um único invólucro, fala-se também do transistor Darlington . Um arranjo semelhante de transistores complementares é chamado de par de Sziklai ou par complementar de Darlington.

história

O circuito de Darlington foi inventado por Sidney Darlington em 1952 na Bell Laboratories . Darlington patenteou a ideia de construir e ligar dois ou três transistores semelhantes em um chip , mas não o uso de qualquer número ou transistores complementares, de forma que os circuitos integrados não foram afetados por esta patente.

inscrição

Comparados aos transistores de pequeno sinal , os transistores de potência têm um ganho de corrente B significativamente menor (5-10 em comparação com 100-1000 para transistores de pequeno sinal) e, portanto, requerem altas correntes de controle, que podem ser reduzidas de acordo com o arranjo de Darlington. Portanto, uma das aplicações mais importantes é ligar ou desligar uma corrente com uma potência significativamente maior por uma corrente de controle de menor potência.

Outra aplicação é na amplificação de sinais analógicos. A razão é que as correntes de controle são muito baixas para controlar os transistores de potência diretamente. Além disso, a dependência da temperatura e, portanto, o ajuste do ponto de operação nos transistores Darlington é relativamente acrítico; Devido a um resistor entre a base e o emissor do transistor de potência, a corrente quiescente entre 0,7 V e 1,1 V é aproximadamente linear. Isso evita distorções.

Vantagens e desvantagens

Uma olhada no chip de um MJ1000

A vantagem dessa tecnologia é que, com a mesma necessidade de espaço, um ganho de corrente consideravelmente maior pode ser alcançado ou as correntes de controle necessárias são menores. O ganho total B ( sinal grande ) corresponde aproximadamente ao produto dos ganhos dos dois transistores individuais ( B ₁ e B ₂ ):

${\ displaystyle B \ approx B_ {1} \ cdot B_ {2}}$

aplica-se analogamente ao ganho de corrente de sinal fraco ${\ displaystyle \ beta}$

${\ displaystyle \ beta \ approx \ beta _ {1} \ cdot \ beta _ {2}}$

Nos circuitos modernos de energia de Darlington, o ganho de corrente está na faixa de 1000 e mais. Para a amplificação de corrente de pequeno sinal , fatores de amplificação de até 50.000 são alcançados. ${\ displaystyle B}$${\ displaystyle \ beta}$

Por outro lado, a desvantagem é o maior deslocamento de fase em comparação com um único transistor , de modo que as instabilidades podem ocorrer mais provavelmente com feedback negativo . Por esta razão, entre outras coisas, os Darlingtons geralmente não são adequados para aplicações de alta frequência.

Os transistores Darlington têm tempos de chaveamento mais lentos em comparação aos transistores únicos, especialmente ao desligar a corrente do coletor, porque o primeiro transistor não é capaz de "limpar" os portadores de carga da base do segundo transistor. Para melhorar o comportamento de chaveamento, um resistor é integrado paralelo ao caminho do emissor-base do transistor de potência. No entanto, parte da corrente de base para o segundo estágio flui por esse resistor, o que reduz o ganho geral de acordo.

Finalmente, a voltagem do emissor de base do Darlington dobra em comparação com o transistor único (cerca de 1,2 a 1,4  volts para um Darlington de silício ). A voltagem coletor-emissor no estado condutivo também aumenta pela voltagem direta do caminho base-emissor do segundo transistor, ou seja, cerca de 0,9 volts para tipos de sinal pequeno (em comparação com 0,2 volts) ou até mais de 2 volts para tipos de energia. Isso leva a perdas de potência aumentadas ( ), especialmente em tensões baixas. ${\ displaystyle P = U \ cdot I}$

Por causa dessas desvantagens, os transistores Darlington dificilmente são adequados para aplicações de comutação de eficiência crítica; estágios de driver e potência separados são normalmente usados ​​lá, ou seja, isto é, o coletor do transistor do driver não está conectado ao do transistor de potência. Avanços em outras tecnologias de transistor substituíram o transistor de Darlington, exceto por alguns nichos.

variantes

Par de Darlington npn de 2 e 3 estágios

O circuito de Darlington pode ser construído com transistores npn e pnp como elemento de potência. No gráfico, os resistores são construídos em paralelo aos caminhos do emissor da base dos transistores individuais, que, conforme descrito acima, permitem que a carga seja drenada da base. Os diodos adicionais aceleram isso ainda mais; se a tensão no primeiro transistor de driver for igual à tensão de emissor do transistor de potência, a carga pode fluir para longe de todos os transistores conectados a jusante por meio dos diodos. IGBTs ( transistor bipolar com eletrodo de porta isolada ) também estão sujeitos a este efeito .

O uso de diodos deve ser evitado se a tensão de base puder cair abaixo da tensão do emissor.

O diodo entre o coletor e o emissor do transistor Darlington tem um propósito diferente; Como díodo de roda livre, destina-se a proteger o circuito em caso de carga indutiva.

Links da web

• Circuito de Darlington / transistor de Darlington (noções básicas do ELKO )

Evidência individual

1. ↑ Patente US2663806 : Dispositivo semicondutor de tradução de sinal. Registrado em 9 de maio de 1952 , publicado em 22 de dezembro de 1953 , inventor: Sidney Darlington. ‌
2. ↑ Ulrich Tietze, Christoph Schenk: Tecnologia de circuito de semicondutor . 12ª edição. Springer, Berlin 2002, ISBN 3-540-42849-6 , pp. 906 f . 
3. ↑ ^{a b} Ulrich Tietze, Christoph Schenk: Tecnologia de circuito de semicondutor . 12ª edição. Springer, Berlin 2002, ISBN 3-540-42849-6 , pp. 177 ff .