Transistores tipo Darlington, características técnicas, tipos de polarización y configuración. Diego García Enriquez Universidad Israel Nota del Autor Diego García Enriquez, Nivel De Ajuste Curricular, Universidad De Israel La correspondencia relacionada con esta investigación debe ser dirigida a nombre de Diego García Enriquez, Universidad Israel, E4-142, Marieta de Veintimilla y Fco. Pizarra, Quito 170516 [email protected] Tabla de contenido Resumen……………………………………………………………………………………..……1 1. Transistores tipo Darlington ……………………………………………………………..2 1.1 Características técnicas……………………………………………………………….3 1.2 Tipo de polarización…………………………………………………………………..5 1.3 Configuración…………………………………………………………………………6 2. Conclusiones………………………………………………………………...……………8 3. Referencias………………………………………………………………………………...9 Índice de Figuras Figura 1 Transistor tipo Darlington …………………………..………………………………….2 Figura 2 Transistor tipo Darlington NPN y PNP……………………………………………………..…2 Figura 3 Ganancia de corriente transistor compuesto……………….…………………………………3 Figura 4 Señal de entrada y salida amplificador Darlington f=100hz (simulado)…………………4 Figura 5 Señal de entrada y salida amplificador Darlington f=100hz (simulado)…………………4 Figura 6 Resistencias colocadas para equilibrar el funcionamiento de los transistores……..……6 Figura 7 Configuración básica de un circuito Darlington………………………………..……………6 Figura 8 Ejercicio básico de un circuito Darlington……………………..…………………………….7 Figura 9 Simulación en Proteus del ejercicio de la figura 8 ……………………….…………………8 1 Resumen En el presente documento se explica detalladamente sobre los transistores tipo Darlington, podemos ver de donde proviene el nombre, características técnicas, tipos de polarización y configuración en general. Los transistores tipo Darlington son dispositivos semiconductores que combinan dos transistores bipolares en una configuración tipo Darlington en un único dispositivo, así que veremos las ventajas y desventajas de trabajar con este tipo de dispositivos que los podemos encontrar hecho o configurado con dos transistores. 2 1. Transistores tipo Darlington El transistor Darlington es un dispositivo semiconductor que combina dos transistores bipolares en una configuración tipo Darlington en un único dispositivo a veces llamado par Darlington. Esta conexión permite que la corriente amplificada por el primer transistor ingrese a la base del segundo transistor y sea nuevamente amplificada. Figura 1 Transistor tipo Darlington Un transistor Darlington se comporta como un transistor ordinario, es decir, posee base, colector y emisor y puede ser considerado como un único transistor con una ganancia de corriente equivalente. Generalmente suele considerarse que la ganancia de un transistor Darlington es aproximadamente el producto de las ganancias de los transistores que lo componen. Figura 2 Transistor tipo Darlington NPN y PNP 3 1.1 Características técnicas La característica principal es que el transistor Darlington o transistor compuesto actúa como una sola unidad de ganancia de corriente que es el producto de las ganancias de corriente de los transistores individuales Figura 3 Ganancia de corriente transistor compuesto Los transistores Darlington son generalmente muy sensibles a pequeños cambios en la corriente de entrada debido a sus características de baja potencia y alta ganancia. Por esta razón, Darlington se usa a menudo para sensores táctiles y de luz. (Erick, 2020, párrafo tercero) El lado de salida suele ser de alta potencia y baja ganancia. Los transistores de alta potencia le permiten controlar motores, inversores de potencia y otros dispositivos de alta corriente. Los diseños de potencia media se utilizan a menudo con lógica de circuito integrado (IC) para impulsar solenoides, pantallas de diodos emisores de luz (LED) y otras cargas pequeñas (Erick, 2020, párrafo cuatro). 4 Figura 4 Señal de entrada y salida amplificador Darlington f=100hz (simulado) El diseño del transistor Darlington ofrece varias ventajas sobre el uso de transistores individuales estándar. Las ganancias de cada transistor en un par se multiplican juntas para dar una ganancia de corriente alta en general. La corriente máxima de colector del transistor de salida determina la corriente máxima de colector del par. Puede ser de más de 100 amperios. Los transistores a menudo se empaquetan juntos en un dispositivo y, por lo tanto, requieren menos espacio físico. Otra ventaja es que todo el circuito puede tener una impedancia de entrada muy alta (Erick, 2020, párrafo uno). Figura 5 Señal de entrada y salida amplificador Darlington f=100hz (simulado) 5 Sirven como amplificadores de corriente de esta manera podemos controlar cargas mayores de lo que podrían soportar ciertos dispositivos, como pueden ser microcontroladores o FPGAS. Esta corriente es producto de la ganancia por la corriente de base. Los transistores de alta ganancia tienen la tendencia de ser de muy baja potencia, así como los transistores de alta potencia tienen la tendencia a tener poca ganancia. 1.2 Tipos de polarización El montaje o configuración de transistores bipolares "Darlington" es un tipo especial de configuración en Emisor Común (o también en Colector Común) que tiene una altísima ganancia de corriente. Es una invención (realizada por Sidney Darlington, de los Laboratorios Bell) tan sencilla como efectiva, ya que conseguimos con dos transistores un nivel de ganancia que de otro modo necesitaríamos varias etapas sucesivas amplificadoras (Francisco, 2018, párrafo primero). Está compuesto por dos transistores bipolares comunes que se conectan es cascada, como se muestra en el siguiente gráfico. El éxito del montaje o configuración Darlington es tal que se fabrican muchos "transistores Darlington" aunque realmente ya no es un sólo transistor evidentemente- con esta configuración interna. (Francisco, 2018, párrafo segundo). Siendo la β del transistor T1, β1, y la β del transistor T2, β2, se puede llegar a demostrar fácilmente que la βT de la configuración conjunta T1-T2 es aproximadamente: β1 x β2. Con una ganancia en corriente que puede fácilmente llegar a 8.000, un "transistor Darlington" es el dispositivo idóneo para controlar cargas grandes de corriente con corrientes muy pequeñas. (Francisco, 2018, párrafo tercero). Al tener que activar las dos uniones B-E, el transistor Darlington es más lento que uno normal, y también es más lento en dejar de conducir. Para paliar esto en parte, se conectan un par 6 de resistencias en paralelo con las uniones B-E de los dos transistores; esto también hace que baje la β del Darlington. Figura 6 Resistencias colocadas para equilibrar el funcionamiento de los transistores 1.3 Configuración A continuación, se muestra la configuración básica de un circuito Darlington, así como indica la forma de obtener la corriente de base, la corriente del emisor, voltajes de emisor, voltajes de base, de acuerdo a las ecuaciones mostradas en la parte derecha de la figura. Figura 7 Configuración básica de un circuito Darlington 7 Para aclarar lo expuesto en el párrafo anterior plantearemos un ejemplo en el cual hallaremos corriente de base, corriente de emisor, voltaje de emisor, voltaje de base y voltaje de colector. Figura 8 Ejercicio básico de un circuito Darlington De acuerdo al ejercicio anterior en la figura siguiente se muestra la simulación del ejercicio en el programa PROTEUS, con los valores que nos da el sistema, se debe aclarar que los valores no van a ser iguales a como nos muestra el ejercicio, ya que dentro del sistema encontramos algunas variantes como pueden ser el tipo de componente, razón por la cual nos encontraremos con valores aproximados. 8 Figura 9 Simulación en Proteus del ejercicio de la figura 8 2. Conclusiones • El transistor Darlington es un dispositivo semiconductor que combina dos transistores bipolares en una configuración tipo Darlington en un único dispositivo. • Un transistor Darlington se comporta como un transistor ordinario, es decir, posee base, colector y emisor y puede ser considerado como un único transistor con una ganancia de corriente equivalente. • La característica principal es que el transistor Darlington o transistor compuesto actúa como una sola unidad de ganancia de corriente, que es el producto de las ganancias de corriente de los transistores individuales • Sirven como amplificadores de corriente de esta manera podemos controlar cargas mayores de lo que podrían soportar ciertos dispositivos, como pueden ser microcontroladores o FPGAS. 9 • Los transistores de alta ganancia tienen la tendencia de ser de muy baja potencia, así como los transistores de alta potencia tienen la tendencia a tener poca ganancia. 3. Referencias • Erick, R. (30 de diciembre de 2020). Transistores Darlington. Transistores: https://transistores.info/transistores-darlington/ • Francisco, J. (21 de noviembre de 2018). La configuración Darlington de transistores bipolares. Centro Integrado de Formación Profesional Número Uno de Santander: https://cifpn1.com/electronica/?p=4280
