¿Qué es un Transistor Darlington?

El transistor Darlington es un tipo especial de transistor que tiene una muy alta ganancia de corriente. Está compuesto internamente por dos transistores bipolares comunes que se conectan, es cascada, como se muestra en el siguiente gráfico.

Funcionamiento interno de un transistor Darlington

El transistor T1 entrega la corriente que sale por su emisor a la base del transistor T2. La ecuación de ganancia de un transistor típico es: IE= β x IB (Corriente de colector es igual a beta por la corriente de base). Entonces analizando el gráfico:

• Ecuación del primer transistor es: IE1 = β1 x IB1 (1).
• Ecuación del segundo transistor es: IE2 = β2 x IB2 (2).

Observando el gráfico se ve que la corriente de emisor del transistor (T1) es la misma que la corriente de base del transistor T2. Entonces IE1 = IB2 (3). Entonces utilizando la ecuación (2) y la ecuación (3) se obtiene: IE2 = β2 x IB2 = β2 x IE1

Reemplazando en la ecuación anterior el valor de IE1 (ver ecuación (1) ) se obtiene la ecuación final de ganancia del transistor Darlington. IE2 = β2 x β1 x IB1. Como se puede ver, este transistor tiene una ganancia de corriente mucho mayor que la de un transistor común, pues aprovecha la ganancia de los dos transistores. (las ganancias se multiplican).

Ejemplo #1:

Si se tuvieran dos transistores con ganancia 100 (β1 = β2 = 100 y ) conectados como un transistor Darlington (ver el diagrama anterior) y se utilizara la fórmula anterior, la ganancia sería, en teoría: β2 x β1 = 100 x 100 = 10 000. Como se ve es una ganancia muy grande. En la realidad la ganancia es un poco menor.

Ejemplo #2:

Tenemos una lámpara de 100 W que se alimenta con una fuente de voltaje de 12V. La corriente que pasa por la lámpara cuando está encendida es: I = 100 w/12 v = 8.33 amperios (ley de Ohm). Entonces la corriente de colector (Ic) que debe pasar por el transistor T2 es 8.33 amperios.

Si tengo 2 transistores, T1 con β1 = 25 y T2 con β2 = 100, ¿cuál será la corriente de base en T1 para controlar esta carga?

Se tiene la fórmula: IE2 = β2 x β1 x IB1.

IC2 = IE2 = 8.33 Amperios = β2 x β1 x IB1, despejando IB1 se obtiene que:
IB1 = 8.33 / (β2 x β1) = 8.33 / (100 x 25) = 3.332 x 10^-3 Amperios = 3.332 mA

Se concluye que solo es necesario 3.332 mA en la base de T1 para activar una carga que demanda 8.33 Amperios.

Los transistores Darlington se utilizan ampliamente en circuitos en donde es necesario controlar cargas grandes (corrientes grandes) con corrientes muy pequeñas.

Muy importante: La caída de voltaje entre la base y el emisor del transistor Darlington es 1.4 voltios, que resulta de la suma de las caídas de tensión de base a emisor del primer transistor B1 a E1 (0.7 voltios) y base a emisor del segundo transistor B2 a E2 (0.7 voltios).