paire de Darlington

Une paire Darlington est constituée de deux transistors bipolaires à jonction (BJT) connectés dans une configuration spécifique où l'émetteur du premier transistor alimente directement la base du second, les deux collecteurs étant reliés. Cet arrangement crée un dispositif composite unique qui amplifie le courant beaucoup plus puissamment que n'importe quel transistor seul. Le résultat est un composant qui se comporte comme un seul transistor mais avec un gain en courant (bêta) égal au produit des gains des deux transistors individuels, atteignant généralement 1 000 à 20 000 ou plus.

L'effet pratique est frappant : vous pouvez commuter des courants importants ou piloter des charges lourdes en utilisant seulement de minuscules courants de base. Là où un transistor standard pourrait nécessiter 10 milliampères de courant de base pour commuter une charge, une paire Darlington pourrait n'avoir besoin que de quelques microampères. Cela les rend inestimables pour les pilotes de relais, les commandes de moteurs pas à pas, les circuits de commutation de puissance et partout où l'espace ou le budget de signal est limité. Les paires Darlington sont disponibles sous forme de composants discrets (deux transistors séparés câblés ensemble par l'utilisateur) ou sous forme de paires Darlington intégrées dans des boîtiers uniques, avec des numéros de pièce comme la série TIP120 disponibles auprès de plusieurs fabricants.

Compromis et limitations

L'avantage d'amplification s'accompagne de pénalités. Une paire Darlington présente une tension de saturation plus élevée, typiquement de 0,6 à 1,4 volt entre collecteur et émetteur lorsqu'elle est entièrement passante, contre 0,1 à 0,3 volt pour un seul transistor. Cette chute de tension dissipe de la puissance sous forme de chaleur, est importante dans les circuits basse tension et limite l'utilité du dispositif dans les applications analogiques de précision. La vitesse de commutation est également plus lente car la charge doit traverser deux jonctions semi-conductrices plutôt qu'une. La tension base-émetteur composite est d'environ 1,4 volt au lieu de 0,7 volt, ce qui contraint la conception dans les circuits logiques basse tension.

Les paires Darlington sont également sujettes à l'emballement thermique si le courant d'attaque de base augmente avec la température, car le bêta augmente à mesure que le dispositif chauffe. Les conceptions modernes incluent souvent une résistance entre la base et l'émetteur (généralement de 100 ohms à quelques kilohms) pour améliorer la stabilité et empêcher une commutation indésirable due au courant de fuite ou au bruit. Certains boîtiers Darlington intégrés incluent cette résistance en interne.

Le nom rend hommage à Sidney Darlington, qui a breveté cette configuration de transistor chez Bell Labs en 1953. Aujourd'hui, malgré l'essor des MOSFET et des circuits intégrés modernes, les paires Darlington restent courantes dans les équipements industriels hérités, les amplificateurs audio et toute application où l'exigence de conception est de piloter une base à haute impédance avec un courant minimal. Comprendre leur comportement est essentiel pour le service sur le terrain et les travaux de modernisation sur les machines plus anciennes.