Transistors Darlington et composites

Un transistor Darlington est un dispositif composite qui met en cascade deux transistors bipolaires à jonction pour offrir un gain de courant très élevé, un élément de construction de longue date pour les pilotes de relais, la commande de lampes et de moteurs, et tout étage d'entrée nécessitant une impédance élevée. Haiben fournit des composants électroniques depuis Shenzhen en 2013, et notre catalogue comprend une catégorie dédiée Transistors Darlington / Transistors composites aux côtés des BJT discrets, des transistors numériques et des MOSFET. Cette page explique le fonctionnement de ces pièces, ce qu'elles sacrifient, et comment spécifier l'une d'elles dans notre gamme.

La paire Darlington et ses compromis

Dans une paire Darlington, l'émetteur d'un premier BJT attaque la base d'un second, de sorte que le gain de courant de la combinaison est approximativement le produit des deux gains individuels. C'est la raison pour laquelle un transistor Darlington peut être piloté directement depuis une sortie logique ou un capteur à haute impédance tout en commutant une charge de plusieurs centaines de milliampères ou plus.

Les coûts sont tout aussi classiques. Le dispositif de sortie ne peut pas saturer aussi profondément, car la chute base-émetteur du transistor d'entrée s'ajoute à la tension de saturation collecteur-émetteur du transistor de sortie — attendez-vous à environ une chute de diode plus un VCE(sat). Cet excès de tension devient de la chaleur sous charge. Le blocage est également plus lent, car la charge stockée dans l'étage d'entrée doit être évacuée avant que le dispositif de sortie cesse de conduire. Les concepteurs choisissent donc un transistor Darlington lorsque le gain et l'impédance d'entrée importent plus que la perte de conduction ou la vitesse de commutation, et passent à un BJT unique ou à un MOSFET lorsque ce n'est pas le cas. Notre article sur MOSFET vs BJT compare les familles sur exactement ces points.

Transistors composites dans ce catalogue

La catégorie Transistors Darlington / Transistors composites de notre catalogue couvre les pièces qui combinent plus d'une structure de dispositif dans un seul boîtier, dont la paire Darlington est l'exemple classique. Deux entrées illustrent l'étendue de cette idée :

• VC5853DCJ — un transistor composite MOSFET-Schottky dans DFNWB3x2-8L, avec une tension inverse de crête répétitive (Vrrm) de 20 V. Associer un MOSFET à un élément Schottky dans un seul boîtier est utile lorsqu'un concepteur souhaite le comportement de commutation d'un MOSFET et le comportement de limitation ou de roue libre d'une diode dans un encombrement compact.
• VCMNT32D — un transistor de puissance PNP avec un N-MOSFET dans DFNWB2x2-6L. Le fabricant indique une tension de saturation collecteur-émetteur ultra-basse et un gain de courant DC élevé, ce qui décrit le bénéfice visé : une construction composite qui maintient une faible chute de saturation tout en conservant un gain élevé.

Pour mettre en scène une conception qui mélange ces composites avec des pièces standard, le hub des transistors est le point d'entrée vers les gammes de BJT discrets, de transistors numériques et de MOSFET, et power MOSFETs couvre le côté MOSFET plus en détail.

Où un gain élevé est spécifié

La commutation à gain élevé apparaît dans toute notre gamme, et il vaut la peine de distinguer les options, car un transistor Darlington n'est pas le seul moyen d'y parvenir.

Les transistors numériques pré-polarisés intègrent le réseau de résistances de base à l'intérieur du boîtier, de sorte que le gain et le comportement d'entrée sont fixés en usine et le nombre de résistances externes diminue. Le VC143ZEF (SOT-523, NPN) et le VC143ZME (SOT-723, NPN, 150 mW) appartiennent à ce groupe. Ils conviennent à la commutation de petits signaux pilotée par logique, mais ce sont des dispositifs simples, pas des cascodes.

Lorsque le courant de charge est plus élevé, un transistor composite ou Darlington trouve sa place. Pour des charges de l'ordre de quelques centaines de milliampères, des pièces NPN discrètes telles que le VC2N4401Z (TO-92, 600 mA) ou le VC8050X-0.3A et VCSS8050B-1.5A (SOT-23, ce dernier étant une pièce de classe 300 mW) peuvent suffire avec une attaque de base adéquate. Lorsque la source de pilotage est faible et la charge plus lourde, la multiplication du gain d'un composite est la raison de spécifier un tel composant.

Spécification d'une pièce Darlington ou composite

Partez de la charge. Établissez le courant de crête que le dispositif doit absorber ou fournir, la tension d'alimentation et la température ambiante à l'intérieur du boîtier. À partir de là, estimez la tension de saturation admissible et la dissipation résultante au cycle de service attendu. Confirmez ensuite ce qui pilote la base ou la grille : si la source ne peut fournir que des microampères, le gain d'un transistor Darlington ou composite devient le paramètre décisif ; si elle peut fournir des milliampères, un BJT unique ou un petit MOSFET peut être plus petit et moins cher.

Vérifiez ensuite la fréquence de commutation, car le blocage plus lent d'une paire Darlington compte dans les circuits PWM et dans toute charge commutée fréquemment. Enfin, adaptez le boîtier à la carte : DFNWB3x2-8L et DFNWB2x2-6L pour les composites ci-dessus, SOT-23 et SOT-523 pour de nombreuses pièces discrètes, et TO-92 pour les montages à trous traversants. Si vous envisagez une alternative MOSFET, notez que nos pièces à canal N couvrent des valeurs RDS(ON) telles que 160 mOhm typique à VGS 4.5 V sur le VC9320A-1, de sorte que la comparaison des pertes de conduction peut être faite sur des chiffres de catalogue réels. Envoyez-nous les conditions de charge et nous vous conseillerons les pièces de la gamme qui conviennent.

Questions fréquentes

Quand dois-je utiliser un transistor Darlington au lieu d'un BJT unique ?

Choisissez un transistor Darlington lorsque la source de pilotage est faible par rapport à la charge — par exemple une sortie logique pilotant un relais ou une lampe — et que vous avez besoin d'un gain de courant élevé et d'une impédance d'entrée élevée. Acceptez la tension de saturation plus élevée et le blocage plus lent comme le prix de ce gain.

Quelles pièces composites sont disponibles dans le catalogue ?

La catégorie Transistors Darlington / Transistors composites comprend le VC5853DCJ, un composite MOSFET-Schottky dans DFNWB3x2-8L avec Vrrm 20 V, et le VCMNT32D, un transistor de puissance PNP avec un N-MOSFET dans DFNWB2x2-6L offrant une tension de saturation collecteur-émetteur ultra-basse et un gain de courant DC élevé.

Un transistor numérique pré-polarisé peut-il faire le même travail ?

Pour la commutation de petits signaux depuis la logique, souvent oui. Les transistors numériques tels que le VC143ZEF et le VC143ZME intègrent le réseau de résistances de base dans le boîtier. Ce ne sont toutefois pas des paires en cascode, donc lorsque le courant de charge est plus important et le courant de pilotage limité, une pièce Darlington ou composite est le choix le plus approprié.