Arreglo Darlington

Es una configuración inventada por el ingeniero Sidney Darlington de los laboratorios Bell en 1953 donde combina dos transistores BJT.

En la figura se muestra gráficamente la conexión, donde apreciamos algunas características:

La ganancia de corriente total es el producto de las ganancias de cada transistor, aun cuando se trate de transistores distintos:

βD=β1+ β2

Por lo tanto la ganancia de corriente obtenida es, normalmente del orden de miles.

Polarización, análisis en cd

Usando un circuito muy sencillo, podemos calcular:

IB=V CC−V BE

RB+βD RB

V B=V E+V BE

IE=(βD+1 ) IB≈ βD IB

V E=IE RE

Circuito equivalente de ca

En el diagrama, la señal de entrada ca se inyecta a través del capacitor C1 y la salida se obtiene

por C2 y al no haber RL , la corriente de salida se define por

RE

Impedancia de entrada

Zi1=β1(r e1+Z i2)

Zi2=β2(r e2+RE)

Por lo tanto

Zi1=β1(r e1+β2(re 2+RE))

Ahora, si suponemos RE≫r e2 y β2RE≫ re1tenemos

Zi1=RB∨¿ β1 β2RE

Ai Ganancia de corriente

I o=(β1+1)(β2+1) I b1

I b1=RBRB+Z i

Ii

Ai=I 0I i

=(β1+1)(β2+1)RBRB+Z i

I i=(β1+1)(β2+1)RB

RB+β1β2RE

Av Ganancia de voltaje

Av=V 0

V i

=I oRE

I i(RB∨¿Z i)=Ai

RE(RB∨¿ Zi)

=[(β1+1)(β2+1) RBRB+β1β2RE ]¿

Av=1

Impedancia de salida

Para su análisis se pone V i en cero volts

Y tendríamos

Aplicamos leyes de Kirchhoff:

−I b1β1 re1−I b2 β2 re 2−V o=0

I o=I e−( β2+1)I b2

Sustituimos: I b1β1r e1+( β1+1)I b1β2 re 2=V o

−V oβ1 re 1+(β1+1) β2re 2

=Ib1

I b2=+( β1+1)I b1=−V o

(β¿¿1+1)β1re 1+(β1+1) β2r e2

¿

Ahora que tenemos I b2 sustituimos en

I o=I e−( β2+1)I b2

I o=I e−( β2+1)−V o

(β¿¿1+1)β1re 1+(β1+1) β2r e2

¿

I o=V oRE

+V o β1 β2

β1r e1+β1β2r e2=V oRE

+V o β2

re1+β2 re2=V oRE

+V o

re1β2

+re 2

Normalmente

V or e1β2

+re2

≪ RE

Finalmente

Zo=re1β2

+re 2

Encapsulados

Al ser una conexión muy popular, es posible conseguir un encapsulado que contenga dos transistores en arreglo Darlington, y en hojas de datos normalmente aparecerá así:

Otro ejemplo son los transistores TIP 41, en encapsulado To220 que son comercializados como transistores simples pero internamente están compuestos por un arreglo Darlington que es el que les permite alcanzar ganancias tan grandes como 1000.