par Darlington

Un par Darlington consiste en dos transistores de unión bipolar (BJT) conectados en una configuración específica donde el emisor del primer transistor alimenta directamente la base del segundo, con ambos colectores unidos. Este arreglo crea un único dispositivo compuesto que amplifica la corriente de manera mucho más potente que cualquiera de los transistores por sí solo. El resultado es un componente que se comporta como un solo transistor, pero con una ganancia de corriente (beta) igual al producto de las ganancias de los dos transistores individuales, típicamente alcanzando de 1000 a 20000 o más.

El efecto práctico es sorprendente: se pueden conmutar grandes corrientes o accionar cargas pesadas utilizando solo pequeñas corrientes de base. Donde un transistor estándar podría requerir 10 miliamperios de corriente de base para conmutar una carga, un par Darlington podría necesitar solo unos pocos microamperios. Esto los hace invaluables para controladores de relé, controles de motores paso a paso, circuitos de conmutación de potencia y en cualquier lugar donde el espacio o el presupuesto de señal sean limitados. Los pares Darlington vienen empaquetados como componentes discretos (dos transistores separados cableados por el usuario) o como pares Darlington integrados en encapsulados únicos, con números de pieza como la serie TIP120 disponibles de múltiples fabricantes.

Compensaciones y limitaciones

La ventaja de amplificación conlleva penalizaciones. Un par Darlington exhibe un voltaje de saturación más alto, típicamente de 0.6 a 1.4 voltios entre colector y emisor cuando está completamente encendido, en comparación con 0.1 a 0.3 voltios para un solo transistor. Esta caída de voltaje desperdicia energía en forma de calor, es importante en circuitos de bajo voltaje y limita la utilidad del dispositivo en aplicaciones analógicas de precisión. La velocidad de conmutación también es más lenta porque la carga debe moverse a través de dos uniones semiconductoras en lugar de una. El voltaje base-emisor compuesto es aproximadamente 1.4 voltios en lugar de 0.7 voltios, lo que restringe el diseño en circuitos lógicos de bajo voltaje.

Los pares Darlington también son propensos al embalamiento térmico si la corriente de excitación de la base aumenta con la temperatura, ya que la beta aumenta a medida que el dispositivo se calienta. Los diseños modernos a menudo incluyen una resistencia entre la base y el emisor (típicamente de 100 ohmios a unos pocos kiloohmios) para mejorar la estabilidad y evitar la conmutación no deseada por corriente de fuga o ruido. Algunos encapsulados Darlington integrados incluyen esta resistencia internamente.

El nombre rinde homenaje a Sidney Darlington, quien patentó esta configuración de transistor en Bell Labs en 1953. Hoy en día, a pesar del auge de los MOSFET y los circuitos integrados modernos, los pares Darlington siguen siendo comunes en equipos industriales antiguos, amplificadores de audio y cualquier aplicación donde la excitación de una base de alta impedancia con una corriente mínima sea el requisito de diseño. Comprender su comportamiento es esencial para el servicio de campo y el trabajo de modernización en maquinaria antigua.