Darlington

Un Darlington es un dispositivo semiconductor compuesto, hecho de dos transistores bipolares apilados en un solo encapsulado, con el colector del primer transistor conectado a la base del segundo. Esta disposición amplifica la señal de entrada dos veces, dando al par una ganancia de corriente (beta) típicamente entre 1,000 y 20,000, en comparación con 50 a 200 para un solo transistor. La desventaja es una caída de voltaje directo más alta a través de la unión base-emisor: aproximadamente 1.4 voltios en lugar de 0.7 voltios.

Los Darlingtons aparecen en dos formas principales. Los pares Darlington discretos, como las series 2N6045 o TIP100, vienen como dispositivos de tres terminales (base, colector, emisor) en carcasas metálicas TO-220 o encapsulados de plástico más pequeños. Los arreglos Darlington integran múltiples pares en un solo chip; el ULN2003 es un ejemplo clásico, que contiene siete pares Darlington con resistencias de colector incorporadas para accionar cargas lógicas. Los arreglos integrados son populares en los circuitos de control porque permiten la conexión directa a las salidas del microcontrolador sin componentes adicionales.

Dónde y por qué funcionan

La alta ganancia de un Darlington lo hace ideal cuando pequeñas corrientes de entrada deben conmutar o controlar grandes corrientes de carga. Los controladores de motores paso a paso, los controladores de relés y los controladores de segmentos de pantalla utilizan rutinariamente arreglos Darlington. Un pin GPIO de microcontrolador que entrega 5 miliamperios puede conmutar varios cientos de miliamperios a través de una salida Darlington, eliminando la necesidad de una resistencia limitadora de corriente separada en la entrada. Sin embargo, la alta ganancia también significa que el dispositivo es sensible a la fuga base-emisor; a temperaturas elevadas, un Darlington puede tender a la conducción parcial incluso con una señal de entrada nula.

El alto voltaje de saturación (0.4 a 0.7 voltios entre colector y emisor) y la lenta velocidad de conmutación (típicamente de 5 a 20 microsegundos de tiempo de subida) hacen que los Darlingtons no sean adecuados para la amplificación de audio o la conmutación de alta frecuencia. Las aplicaciones lógicas de alta velocidad prefieren MOSFETs o transistores individuales más pequeños. Para el control de motores y cargas inductivas, los diodos de rueda libre a través de la carga son esenciales porque el lento apagado del Darlington puede permitir picos de voltaje peligrosos cuando la corriente se invierte repentinamente.

El dispositivo lleva el nombre de Sidney Darlington, quien describió la configuración en una patente de 1953. Hoy en día, los pares Darlington siguen siendo estándar en los sistemas de control industrial, particularmente en equipos heredados y en diseños simples y rentables donde la velocidad no es crítica y la fuerza motriz importa más que la precisión.