Configuración DARLINGTON
ELECTRONICA Infórmate acerca de la configuración Darlington y un poco más…
Transistor Darlington
Comportamiento
Pérez Sol Báez Milena
Estructura y características Ejemplo ImágeneS
DARLINGTON
E
n electrónica, el transistor Darlington es un dispositivo semiconductor que combina dos transistores bipolares en un tándem (a veces llamado par Darlington) en un único dispositivo. La configuración (originalmente realizada con dos transistores separados) fue inventada por el ingeniero de los Laboratorios Bell Sidney Darlington. La idea de poner dos o tres transistores sobre un chip fue patentada por él, pero no la idea de poner un número arbitrario de transistores que originaría la idea moderna de circuito integrado.
Comportamiento Esta configuración sirve para que el dispositivo sea capaz de proporcionar una gran ganancia de corriente (parámetro β del transistor) y, al poder estar todo integrado, requiere menos espacio que dos transistores normales en la misma configuración. La ganancia total del Darlington es el producto de la ganancia de los transistores individuales. Un dispositivo típico tiene una ganancia en corriente de 1000 o superior. También tiene un mayor desplazamiento de fase en altas
Frecuencias que un único transistor, de ahí que pueda convertirse fácilmente en inestable. La tensión base-emisor también es mayor, siendo la suma de ambas tensiones base-emisor, y para transistores de Silicio es superior a 1.2V. La beta de un transistor o par darlington se halla multiplicando las de los transistores individuales. la intensidad del colector se halla multiplicando la intensidad de la base por la beta total.
Si β1 y β2son suficientemente grandes, se da que:
Un inconveniente es la duplicación aproximada de la base-emisor de tensión. Ya que hay dos uniones entre la base y emisor de los transistores Darlington, el voltaje base-emisor equivalente es la suma de ambas tensiones base-emisor:
Para la tecnología basada en silicio, en la que cada VBEi es de aproximadamente 0,65 V cuando el dispositivo está funcionando en la región activa o saturada, la tensión
base-emisor necesaria de la pareja es de 1,3 V. Otro inconveniente del par Darlington es el aumento de su tensión de saturación. El transistor de salida no puede saturarse (es decir, su unión base-colector debe permanecer polarizada en inversa), ya que su tensión colector-emisor es ahora igual a la suma de su propia tensión baseemisor y la tensión colector-emisor del primer transistor, ambas positivas en condiciones de funcionamiento normal. (En ecuaciones, VCE2 = VBE2 + VCE1, así VC2 > VB2 siempre.) Por lo tanto, la tensión de saturación de un transistor Darlington es un VBE (alrededor de 0,65 V en silicio) más alto que la tensión de saturación de un solo transistor, que es normalmente 0,1 - 0,2 V en el silicio. Para corrientes de colector iguales, este inconveniente se traduce en un aumento de la potencia disipada por el transistor Darlington comparado con un único transistor
Otro problema es la reducción de la velocidad de conmutación, ya que el primer transistor no puede inhibir activamente la corriente de base de la segunda, haciendo al dispositivo lento para apagarse. Para paliar esto, el segundo transistor suele tener una resistencia de cientos de ohmios conectada entre su base y emisor. Esta resistencia permite una vía de descarga de baja impedancia para la carga acumulada en la unión baseemisor, permitiendo un rápido apagado.
Dicho par es una configuración compuesta de dos transistores en cascada. Esta combinación de transistores posee algunas características deseables que la hacen más útil que un solo transistor en ciertas aplicaciones. Por ejemplo, el circuito tiene alta impedancia de entrada, baja impedancia de salida y alta ganancia de corriente. Una desventaja del par Darlington es que la corriente de fuga del primer transistor es amplificada por el segundo. Si los dos transistores se conectan de la manera mostrada en la figura, los betas de los dos transistores se multiplican, formando una combinación que parece un solo transistor de alta. El par Darlington se puede utilizar en configuraciones EC o ES. La impedancia de entrada de ambos transistores no es la misma, ya que el punto de operación del primer transistor es diferente del segundo. Esto se debe a que la carga equivalente en el primer transistor es 2(RE || RL), mientras que la carga en el segundo transistor es sólo RE || RL. En la práctica, el primer transistor puede tener un manejo de potencia menor que el segundo.
Estructuras y Características
Está formado por dos transistores conectados como puedes ver en la figura.
El hecho de que la salida del emisor del transistor de la izquierda, esté conectado a la base del otro transistor hace que la ganancia de corriente sea mucho más alta que para un único transistor -de hecho es el producto de las ganancias de corriente individuales de los dos transistores que forman el par- y la corriente que soporta en el emisor-colector sea mayor lo que permite que esta configuración sea interesante por ejemplo para alimentar una carga como un pequeño motor de corriente continua. Un valor típico de ganancia de corriente puede ser de 1000. Lo que quiere decir que la corriente que pasa por el colector hacia el emisor, es unas mil veces mayor que la corriente que entra por la base.
E
jemplo de Darlington
El TIP120 es un ejemplo de par Darlington, tiene un encapsulado del tipo TO220 como el de la figura La ganancia de corriente según las especificaciones del fabricante es de 1000, y la máxima corriente que puede circular por el colector es de 5 A.
Tip120
Además de los dos transistores propios del par Darlington, este dispositivo, lleva un diodo adicional y un par de resistencias con fines de protección.
Ejemplo de aplicación
Un ejemplo sencillo de Aplicación es el siguiente:
Cuando el pulsador permanece sin accionar la tensión en la base del Darlington es cero y por lo tanto está en corte, no circulan corrientes y el motor permanece parado. Si se acciona el pulsador, la tensión en la base aumenta y se pasa a saturación, en este momento, el Darlington permite el paso de corriente y el motor se pone en marcha. Como la ganancia de corriente es de 1000 aproximadamente, si se hace circular una corriente de 1 mA por la base por el colector circulará una corriente de 1000 mA es decir de un Amperio. La resistencia R1 limita la corriente que entra por la base. Por otra parte la caída de tensión entre la base y el emisor del Darlington se corresponde con la caída de tensión en dos diodos de silicio en polarización directa, es decir 1,4 V. El diodo en paralelo con el motor protege al Darlington del pico de corriente que produce el bobinado del motor en el mismo momento en el que el Darlington pasa de saturación a corte debido a la fuerza contralectromotriz.
FUENTE DE INFORMACION
Boylestad R., Nashelky L. Electrónica teoría de Circuitos, Prentice Hall int.1992.
Malvino. Principios de Electrónica, Quinta Edición, Mac Graw Hill, 1998.
http://www.geocities.com/eduardo_rys/circuitos_impresos3.html
http://electro.5u.com/links/electronica.htm
http://www.geocities.com/tdcee/Directory.htm
Universidad Fermín Toro Departamento de Ingeniería Electrónica Barquisimeto, Estado Lara, Venezuela