Transistores Darlington e compostos

Um transistor Darlington é um dispositivo composto que cascateia dois transistores bipolares de junção para fornecer um ganho de corrente muito alto, um bloco de construção de longa data para drivers de relé, controle de lâmpadas e motores, e qualquer estágio de entrada que precise de alta impedância. A Haiben fornece componentes eletrônicos desde Shenzhen e 2013, e nosso catálogo inclui uma categoria dedicada de Transistores Darlington / Transistores Compostos ao lado de BJTs discretos, transistores digitais e MOSFETs. Esta página explica como essas peças funcionam, o que elas abrem mão e como especificar uma de nossa linha.

O par Darlington e suas contrapartidas

Em um par Darlington, o emissor de um primeiro BJT aciona a base de um segundo, de modo que o ganho de corrente da combinação é aproximadamente o produto dos dois ganhos individuais. É por isso que um transistor Darlington pode ser acionado diretamente a partir de uma saída lógica ou de um sensor de alta impedância enquanto ainda comuta uma carga de centenas de miliamperes ou mais.

Os custos são igualmente clássicos. O dispositivo de saída não consegue saturar tão profundamente, porque a queda base-emissor do transistor de entrada se soma à tensão de saturação coletor-emissor do transistor de saída — espere aproximadamente uma queda de diodo mais um VCE(sat). Esse excesso de tensão se torna calor sob carga. O desligamento também é mais lento, pois a carga armazenada no estágio de entrada deve ser removida antes que o dispositivo de saída pare de conduzir. Os projetistas, portanto, escolhem um transistor Darlington quando ganho e impedância de entrada importam mais do que perda de condução ou velocidade de comutação, e migram para um BJT único ou um MOSFET quando não importam. Nosso artigo sobre MOSFET vs BJT compara as famílias exatamente nesses pontos.

Transistores compostos neste catálogo

A categoria Transistores Darlington / Transistores Compostos em nosso catálogo abrange peças que combinam mais de uma estrutura de dispositivo em um único encapsulamento, das quais o par Darlington é o exemplo clássico. Duas entradas mostram a amplitude dessa ideia:

• VC5853DCJ — um transistor composto MOSFET-Schottky em DFNWB3x2-8L, com tensão reversa de pico repetitiva (Vrrm) de 20 V. Combinar um MOSFET com um elemento Schottky em um único encapsulamento é útil quando o projetista deseja o comportamento de comutação de um MOSFET e o comportamento de fixação ou roda-livre de um diodo em uma pegada compacta.
• VCMNT32D — um transistor de potência PNP com um MOSFET de canal N em DFNWB2x2-6L. O fabricante lista uma tensão de saturação coletor-emissor ultrabaixa e alto ganho de corrente DC, o que descreve o benefício pretendido: construção composta que mantém baixa a queda de saturação enquanto retém alto ganho.

Para preparar um projeto que mistura esses compostos com peças padrão, o hub de transistores é o ponto de entrada para as linhas de BJT discreto, transistor digital e MOSFET, e página de MOSFETs de potência cobre o lado MOSFET com mais detalhes.

Onde o alto ganho é especificado

A comutação de alto ganho aparece em toda a nossa linha, e vale a pena distinguir as opções, porque um transistor Darlington não é a única maneira de chegar lá.

Transistores digitais pré-polarizados integram a rede de resistores de base dentro do encapsulamento, de modo que o ganho e o comportamento de entrada são fixados na fábrica e a contagem de resistores externos diminui. O VC143ZEF (SOT-523, NPN) e o VC143ZME (SOT-723, NPN, 150 mW) estão nesse grupo. Eles são adequados para comutação de pequenos sinais acionada por lógica, mas são dispositivos únicos, não cascodes.

Onde a corrente de carga é maior, um transistor composto ou Darlington conquista seu lugar. Para cargas na casa das centenas baixas de miliamperes, peças NPN discretas como o VC2N4401Z (TO-92, 600 mA) ou o VC8050X-0.3A e o VCSS8050B-1.5A (SOT-23, o último uma peça da classe 300 mW) podem ser suficientes com acionamento de base adequado. Quando a fonte de acionamento é fraca e a carga é mais pesada, a multiplicação de ganho de um composto é o motivo para especificar um.

Especificar uma peça Darlington ou composta

Trabalhe a partir da carga, de trás para frente. Estabeleça a corrente de pico que o dispositivo deve drenar ou fornecer, a tensão de alimentação e a temperatura ambiente dentro do invólucro. A partir disso, estime a tensão de saturação admissível e a dissipação resultante no ciclo de trabalho esperado. Em seguida, confirme o que aciona a base ou o gate: se a fonte pode fornecer apenas microampères, o ganho de um transistor Darlington ou composto se torna o parâmetro decisivo; se pode fornecer miliamperes, um BJT único ou um pequeno MOSFET pode ser menor e mais barato.

Verifique a frequência de comutação em seguida, porque o desligamento mais lento de um par Darlington importa em circuitos PWM e em qualquer carga que seja comutada com frequência. Por fim, combine o encapsulamento com a placa: DFNWB3x2-8L e DFNWB2x2-6L para os compostos acima, SOT-23 e SOT-523 para muitas peças discretas, e TO-92 para montagens com furo passante. Se você estiver avaliando uma alternativa MOSFET, observe que nossas peças de canal N abrangem valores de RDS(ON) como 160 mOhm típico em VGS 4.5 V no VC9320A-1, para que a comparação de perda de condução possa ser feita com números reais de catálogo. Envie-nos as condições de carga e aconselharemos quais peças da linha se encaixam.

Perguntas frequentes

Quando devo usar um transistor Darlington em vez de um BJT único?

Escolha um transistor Darlington quando a fonte de acionamento for fraca em relação à carga — por exemplo, uma saída lógica acionando um relé ou lâmpada — e você precisar de alto ganho de corrente e alta impedância de entrada. Aceite a maior tensão de saturação e o desligamento mais lento como o preço desse ganho.

Quais peças compostas estão disponíveis no catálogo?

A categoria Transistores Darlington / Transistores Compostos inclui o VC5853DCJ, um composto MOSFET-Schottky em DFNWB3x2-8L com Vrrm 20 V, e o VCMNT32D, um transistor de potência PNP com um MOSFET de canal N em DFNWB2x2-6L oferecendo tensão de saturação coletor-emissor ultrabaixa e alto ganho de corrente DC.

Um transistor digital pré-polarizado pode fazer o mesmo trabalho?

Para comutação de pequenos sinais a partir de lógica, muitas vezes sim. Transistores digitais como o VC143ZEF e o VC143ZME integram a rede de resistores de base no encapsulamento. Eles não são pares em cascode, porém, então onde a corrente de carga é maior e a corrente de acionamento é limitada, uma peça Darlington ou composta é a escolha mais adequada.