ทรานซิสเตอร์ดาร์ลิงตัน

ทรานซิสเตอร์ดาร์ลิงตัน () เป็นอุปกรณ์สารกึ่งตัวนำที่รวมเอาทรานซิสเตอร์แบบไบโพล 2 ตัวแบบเดียวกัน มาเชื่อมต่อแบบ tandem (มักจะเรียกว่า คู่ดาร์ลิงตัน; darlington pair) ให้เป็นอุปกรณ์ตัวเดียว โดยมีการขยายกระแสผ่านทรานซิสเตอร์ตัวแรก จากนั้นก็ขยายโดยทรานซิสเตอร์ตัวที่สองอีกทอดหนึ่ง ด้วยเหตุนี้จึงทำให้มีอัตราขยาย (gain) ที่สูงมาก (เขียน &beta หรือ hFE) และกินเนื้อที่น้อยกว่าการใช้ทรานซิสเตอร์ 2 ตัวแยกกัน แม้จะเชื่อมต่อแบบเดียวกันก็ตาม แต่การใช้ทรานซิสเตอร์แยกกันสองตัวในวงจรจริงยังพบได้ทั่วไป แม้ว่าจะมีอุปกรณ์รวมในชิ้นเดียวกันแบบนี้แล้วก็ตาม

การจัดทรานซิสเตอร์แบบนี้ เป็นผลงานการคิดค้นของซิดนีย์ ดาร์ลิงตัน (Sidney Darlington) แนวคิดในการเชื่อมต่อทรานซิสเตอร์ 2 หรือ 3 ตัวมาเป็นชิปตัวเดียวกันนั้น เขาได้จดสิทธิบัตรเอาไว้แล้ว แต่ทั้งนี้ไม่รวมถึงแนวคิดการจับรวมทรานซิสเตอร์จำนวนใดๆ มาไว้บนชิปเดียวกัน ซึ่งในกรณีนั้น ถือว่าครอบคลุมหลักการไอซีสมัยใหม่ทั้งหมด

สำหรับการจัดวงจรทรานซิสเตอร์ที่คล้ายกันนี้ โดยมีการใช้ทรานซิสเตอร์ 2 ตัว ที่มีชนิดต่างกัน (คือ NPN กับ PNP) จะเรียกว่าคู่ Sziklai pair หรือบางครั้งก็เรียกว่าคู่ดาร์ลิงตันพิเศษ (Darlington pair)

 คุณสมบัติ 
ทรานซิสเตอร์แบบคู่ดาร์ลิงตันนั้นทำงานเหมือนทรานซิสเตอร์ตัวเดียว ที่มีอัตราขยายกระแสสูงมาก อัตราขยายรวมของทรานซิสเตอร์แบบดาร์ลิงตันนั้น เท่ากับผลคูณของอัตราขยายของทรานซิสเตอร์แต่ละตัว ดังนี้

ในปัจจุบัน อุปกรณ์สมัยใหม่โดยทั่วไปจะมีอัตราขยายสูงถึง 1,000 หรือมากกว่านี้ ดังนั้นจึงต้องการกระแสเบสที่น้อยมาก เพื่อสวิตช์ให้คู่ดาร์ลิงตันนี้ทำงาน ในอุปกรณ์รวมนั้นจะมี 3 ขา (B, C และ E) เทียบเท่ากับขาของทรานซิสเตอร์มาตรฐานโดยทั่วไป 

สำหรับแรงดันเบส-อีมิตเตอร์นั้นก็สูงกว่า โดยมีค่ารวมเท่ากับผลรวมของแรงดันเบส-อีมิตเตอร์ทั้ง 2 ดังนี้

การเปิดให้ทำงานนั้นจะต้องมีแรงดันประมาณ 0.6 โวลต์คร่อมรอบต่อเบส-อีมิตเตอรั้งสอง 2 ซึ่งเชื่อมต่อแบบอนุกรมภายในคู่ดาร์ลิงตันนี้ ดังนั้นมันจึงต้องการแรงดันมากกว่า 1.2 โวลต์เพื่อจะเปิดการทำงาน และเมื่อคู่ดาร์ลิงตันมีสภาพการนำไฟฟ้าเต็ม ก็จะมีแรงดันไฟฟ้าอิ่มตัวเท่ากับ 0.6 โวลต์ ในการจัดวงจรแบบนี้ทำให้เกิดการสูญเสียกำลังเป็นความร้อนมากทีเดียว

ข้อเสียอีกอย่างหนึ่งของทรานซิสเตอร์แบบคู่ดาร์ลิงตัน ก็คือ ความเร็วในการสวิตช์จะช้า เนื่องมาจาก ทรานซิสเตอร์ตัวแรกไม่สามารถจ่ายกระแสได้อย่างรวดเร็วไปยังขาเบสของทรานซิสเตอร์ตัวที่สอง ทำให้คู่ดาร์ลิงตันนี้สวิตช์ปิดช้าด้วย การแก้ปัญหาดังกล่าว มักจะใช้ตัวต้านทานค่าราว 200 โอห์ม เชื่อมต่อระหว่างขาเบาและอีมิตเตอร์ของทรานซิสเตอร์ตัวที่สอง และใช้ทรานซิสเตอร์ดาร์ลิงตันแบบรวม จึงมักจะมีตัวต้านทานแบบนี้รวมอยู่ด้วย

นอกจากนี้แล้ว มันยังมีการเปลี่ยนเฟสที่มากกว่าทรานซิสเตอร์เดี่ยวๆ และด้วยเหตุนี้จึงไม่มีเสถียรภาพกับแรงดันป้อนกลับแบบลบเป็นอย่างมาก

ทรานซิสเตอร์แบบคู่ดาร์ลิงตันนั้นมักจะจำหน่ายเป็นชุดสมบูรณ์ แต่เราอาจสร้างคู่ดาร์ลิงตันขึ้นเองก็ได้ โดยใช้ทรานซิสเตอร์ 2 ตัว ให้ Q1 (เป็นทรานซิสเตอร์ตัวซ้ายในรูป) อาจเป็นทรานซิสเตอร์กำลังต่ำ แต่โดยปกติแล้ว Q2 (ทรานซิสเตอร์ตัวขวามือในรูป) จะต้องเป็นแบบกำลังสูง กระแสคอลเลกเตอร์สูงสุด หรือ IC(max) สำหรับคู่ดาร์ลิงตันนี้จะเท่ากับ IC(max) ของ Q2 

ทรานซิสเตอร์ดาร์ลิงตันที่มีจำหน่ายโดยทั่วไป คือเบอร์ 2N6282 ซึ่งมีอัตราขยายกระแส 2,400 ที่กระแสคอลเลกเตอร์ 10 แอมแปร์ และมีรีซิสเตอร์สำหรับปิดสวิตช์ด้วย

คู่ดาร์ลิงตันนี้มีความไวสูงพอสมควร ในการตอบสนองกระแสที่ต่ำมาก ที่ผ่านจากผิวหนังของมนุษย์ ทำให้สามารถนำไปประยุกต์ใช้เป็นสวิตช์สัมผัสได้

 แหล่งข้อมูลอื่น 
 การใช้คู่ดาร์ลิงตันในการออกแบบวงจรทรานซิสเตอร์

หมวดหมู่:อิเล็กทรอนิกส์