Darlington-Schaltung / Darlington-Transistor

Der Darlington-Transistor ist eine Schaltung aus zwei Transistoren, die hintereinander geschaltet sind. Die Schaltung wird Darlington-Schaltung genannt.

Der Name Darlington-Schaltung stammt von seinem Erfinder Sydney Darlington, der 1952 auf diese Idee kam. Er hat die Kollektor-Anschlüsse von zwei Transistoren verbunden und den Emitter-Anschluss des einen Transistors mit der Basis des nachfolgenden Transistors verbunden. Diese Schaltung verhielt sich wie ein Transistor mit einer sehr großen Verstärkung.

Die Darlington-Schaltung gibt es in einem Gehäuse als ein Darlington-Transistor, in dem zwei einzelne Transistoren zusammengeschaltet sind. Diesen Darlington-Transistor gibt es in NPN-NPN- und PNP-PNP-Form.

Anwendung der Darlington-Schaltung bzw. des Darlington-Transistors

Eine normale Emitterschaltung hat einen kleinen bis mittleren Eingangswiderstand. Man nennt das auch Eingangsimpedanz. Das ist ein Problem, wenn die Signalquelle oder vorhergehende Beschaltung hochohmig ist bzw. wirkt. Die Gesamtschaltung funktioniert dann meistens nicht besonders gut. Aus diesem Grund bestehen manche Schaltungen aus mehreren, hintereinandergeschalteten Transistorstufen.

Eine andere mögliche Lösung ist es, wenn man einen Transistor verwendet, der eine extrem hohe Stromverstärkung aufweist. Statt nur 200 vielleicht 200.000 und mehr. Nur leider gibt es keinen einzelnen Transistor, der diesen Wert aufweist. Deshalb werden zwei Transistoren zu einer Darlington-Schaltung verschaltet, die sich zusammen wie ein Transistor mit der gewünschten Stromverstärkung verhalten.

Darlington-Schaltung (Prinzip-Schaltung)

Darlington-Schaltung

Die Darlington-Schaltung ist eine Schaltung aus zwei einzelnen Transistoren. Im Laststromkreis des ersten Transistors T1 und im Arbeitsstromkreis des zweiten Transistors T2 ist ein Widerstand R, der Einfluss auf die Stromverstärkung und das Schaltverhalten hat.

Der Darlington-Transistor ist eine Darlington-Schaltung, die aus zwei Transistoren zusammengesetzt ist.
Ein Darlington-Transistor ist im Prinzip ein Einzel-Transistor mit einer sehr hohen Stromverstärkung, die aus dem Produkt der einzelnen Stromverstärkungen berechnet wird.
Der Darlington-Transistor wird dort eingesetzt, wo eine Spannung, die nicht belastet werden darf, eine große Last steuern/schalten soll.

Darlington-Transistor (Schaltzeichen)

Darlington-Transistor

Formel zur Berechnung der Stromverstärkung

Formel zur Berechnung der Stromverstärkung

Durch die Darlington-Schaltung kann eine wesentlich höhere Stromverstärkung erreicht werden, als bei einem einzelnen Transistor. Die gesamte Verstärkung ist das Produkt der einzelnen Verstärkungen der beiden Transistoren.

Elektronenfluss durch die Darlington-Schaltung

Stromfluß durch die Darlington-Schaltung

In dieser Schaltung ist nicht der Stromfluss der technischen Stromrichtung dargestellt, sondern der Elektronenfluss der physikalischen Stromrichtung.

IC = Arbeitsstrom
IB = Steuerstrom

IC1 = 12210 Elektronen
IC2 = 110 Elektronen
IB1 = 111 Elektronen
IB2 = 1 Elektron

Schaltverhalten

Schaltverhalten

Der Darlington-Transistor kann auch als Schalter eingesetzt werden. Durch die große Stromverstärkung lassen sich große Lastströme mit kleinen Strömen schalten. Beim Abschalten der Last muss man gewisse Eigenheiten berücksichtigen. Der Transistor T1 schaltet sehr schnell ab. Der Transistor T2 schaltet jedoch erst dann ab, wenn die Ladung der Basis über den Widerstand abgeflossen ist. Eine kurze Abschaltdauer wird nur durch einen kleinen Widerstand erreicht. Doch dadurch verringert sich auch die Stromverstärkung.
Bei Schaltanwendungen werden in der Regel Darlingtons mit kleinen Widerständen verwendet.
Um die Abschaltdauer zu verkürzen begrenzen die Dioden D1 und D2 die Sperrspannungen an den Basis-Emitter-Übergängen. Die Diode D3 dient als Freilaufdiode für induktive Lasten.

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