Транзистор Дарлингтона состоит из двух транзисторов одинакового типа - с целью многократного увеличения h_FE (в теории, равного произведению h_FE этих транзисторов). Граничным пределом считается h_FE 50000 - практика его не превысила.

Схемы в интернете представлены разные. Только 2 транзистора, 2 транзистора с 1 резистором, 2 транзистора с 2 резисторами и т.д. Была даже схема, где нагрузка располагалась между двумя транзисторами. Пока не нужно заниматься таким извратом - начать нужно с соединения 2 транзисторов: просто для оценки потенциала увеличения h_FE.

Были соединены 2 NPN-транзистора BDX33C. Одиночный транзистор ранее использовался в говносхеме, в которой замечено повышенное падение напряжения на транзисторах - и какие-то номиналы падений были уже известны.

Говносхема была изменена незначительно: к транзистору не подключен резистор - подключен только конденсатор 2200мкФ.

Опыт с подключением отдельно BDX33C показал падение напряжения на транзисторе 1.54В. Закрытие транзистора (после отключения базы от питания и начала поддержки транзистора конденсатором) оценивалось на нагрузке мультиметром со шкалой 20В - до достижения значения 0.00В. В данном случае это заняло 29с.

Подключение транзистора Дарлингтона, состоящего из двух BDX33C, показало падение напряжения 2.1В - падение напряжения на составном транзисторе выросло именно на 0.6В - сколько и должно быть на отдельно стоящем (а не 1.54В). Закрытие произошло за 53с. Понятное дело, что ни о каком h_FE >1000000 не может быть и речи - расчётное 1828. Казалось бы, отрицательный результат - но в электронике всегда есть какой-нибудь нюанс: BDX33C - транзистор Дарлингтона сам по себе. То есть, соединение двух транзисторов Дарлингтона между собой - неэффективно.

Но есть ещё один NPN-транзистор, которому отдавалось предпочтение: BD237. Малые габариты, дешевизна, такая же неубиваемость высоким напряжением - но низкий h_FE (недавний опыт показал 200-250, что укладывается в ТТХ), и ток всего 2А. Раз он дешёвый - почему бы не собрать из него транзистор Дарлингтона и посмотреть, что будет. На одиночном транзисторе падало 0.92В, время разряда 42с. Абсолютно непонятен его лучший результат относительно BDX33C (возможно, потому что открывается лучше, - но почему?). Но важно другое: составной транзистор имел падение 1.52В (опять увеличение на 0.6В) - и разряжался 826c (задолбался в табло мультиметра таращиться). То есть, hFE: 3933-4916 относительно одиночного BD237 и 28482 относительно одиночного BDX33C. Меньше квадрата h_FE - но уже неплохо.

Методика расчёта h_FE может быть неверна по ряду причин:
- возможно, неверная точка отсчёта (единичный транзистор): странные результаты от модели к модели;
- ещё 1 нюанс: транзистор Дарлингтона из BD237 не закрывается до конца (826с указаны для падения на нагрузке 0.03В при шкале мультиметра 20В - 16.5мВ при шкале 200мВ, если продолжать следить за падением). Использование резистора 5.1кОм между базой и GND почти решило проблему. Если коснуться резистором контактов схемы - на нагрузке остаётся 3мВ. Если убрать после этого резистор - становится 0мВ. То есть, с полным закрытием транзистора Дарлингтона ещё надо химичить.

Но эффект по увеличению h_FE, однозначно, есть. Схема Дарлингтона сделана таким образом, что ноги NPN-транзисторов удобно соединять между собой - что даёт возможность расположить 2 транзистора в ряд и снабдить их общим радиатором - увеличив рассеиваемую мощность более чем в 2 раза.

Из всего этого следует, что теперь транзистором-любимчиком может считаться не BDX33C, а 2 BD237, - если позволяет пространство. Интересно, что будет, если соединить 3 BD237.

(добавлено 13.02.2024) Идея с резистором 5.1кОм была почти верной. Обе базы обоих транзисторов нужно подтягивать на землю для успешного закрытия, а не одну. Теоретический выбор номинала: 160кОм для напряжения 5В (такое было определено для Arduino при подтягивании аналоговых каналов на землю). А вот практика при 150кОм показала гадость: остаётся на нагрузке 4.4мВ. Что с ними делать - непонятно.

Для уменьшения падения на транзисторе Дарлингтона используется схема Шиклаи: комбинация NPN- и PNP-транзистора, с резистором между коллектором и базой второго транзистора (схема в интернете есть). Расчёт номинала резистора описан как "чтобы ток коллектор-эмиттер VT1 в закрытом состоянии создавал на резисторе падение напряжения, недостаточное для открытия транзистора VT2". Так как PNP-транзисторы вообще никогда не использовались - их нет в запасе - на практике не проверишь.

(добавлено 14.02.2024) Игры с разным количеством резисторов 150кОм не дали конечного результата: не закрывается до конца. Лучший результат - тот же самый: 4.4мВ при 150кОм на базе обоих транзисторов. Получается, сопротивление закрытого транзистора Дарлингтона из двух BD237 не превышает 115кОм.

(добавлено 15.06.2024) При повторе экспериментов с другим источником питания (БП ПК) и другим мультиметром - получились похожие результаты:

- падение напряжения на составном транзисторе 2xBD237 - 1.51В;

- разряд до 0.03В на нагрузке - за 610с. Но это при уменьшенном напряжении источника питания: не 12.6В, а 11.6В (бракованный БП 2004 г.в.). Чем выше напряжение на конденсаторе - тем медленнее идёт разряд от его верхнего значения;

- транзистор не закрывается, оставляя на нагрузке 16мВ даже через полчаса после выключения;

- заземляющий резистор 150кОм (на место соединения эмиттера одного транзистора с базой другого) - роняет напряжение на нагрузке до 2.5мВ, но всё равно не происходит полного закрытия. Отсоединение резистора - повышает напряжение до 10мВ;

- в какой-то момент за несколько часов - напряжение на нагрузке без использования резистора падает с 16мВ до 11.2мВ.

(добавлено 16.06.2024) При ещё одном повторе эксперимента - вышло время ~600с вместо 610с в предыдущий раз. На нагрузке в этот момент падало не 10.08В, а 9.99В, - что и привело к меньшему времени. Сначала была стандартная мысль: разброс связан с поведением любых микросхем - однако больно большая разница. Но правда оказалась гораздо больнее.

Причина, почему на составном транзисторе падало 1.5В, вместо теоретических 1.2В, - найдена. Всё это время, для удобства, - даже после переноса компонентов к другим БП и мультиметру, - измерение напряжения на транзисторе проводилось между проводом питания 12В источника и ножкой первого резистора нагрузки. И когда без напряжения все провода и компоненты прозванивались (провода даже на излом проверялись) - скрытый баг не давал о себе знать: мультиметр показывал на предохранителе 0Ом. Присутствует значительное падение напряжения на предохранителе - при этом оно ещё разнится при каждой новой подаче питания.

При повторном тесте, приведшему к 600с, - на предохранителе падало аж 0.219В. И это именно та дельта, мешающая вывести почти идеальное падение напряжения на открытых транзисторах 0.6В в составном транзисторе. Значит, на составном транзисторе реально падает не 1.52В, а 1.301В, - что намного ближе к теории (и это ещё с учётом, что "1.52В" измерялось в режиме мультиметра 20В вместо 2000мВ - там может быть ещё веселее).

К сожалению, этот феномен не объясняет багов с падениями на других транзисторах 2-3В, описанных ранее.

Убрав предохранитель - сразу получил на нагрузке 10.29В и на транзисторе 1.31В - идеально. Продолжил игры с заземляющим резистором 150кОм - заменив на потенциометр 500кОм. При 150кОм транзистор закрывался за час до 4.4мВ, при 140кОм - забыл, при 130кОм - 3.4мВ, при 120кОм - 2.9мВ, при 110кОм - 5.7мВ (причина неясна). Паразитарность сопротивления опять сказывается: например, при 140кОм значение 0.03В было достигнуто за 468с. Придётся смириться с тем, что для закрытия транзистора Дарлингтона до малых единиц милливольт на нагрузке - придётся повышать ёмкость управляющего конденсатора в несколько раз, да ещё и резистор правильный подбирать. С другой стороны, редко когда будет разница в функционировании между 16мВ без резистора и 2.9мВ с ним. С точки зрения трудозатрат работника и потраченных денег на оплату его трудочасов нахождения оптимального резистора - резистор вообще перестаёт быть нужным, да и такими темпами сам прибор выпущен не будет.

Последний эксперимент - уменьшение нагрузки с 40Ом до 20Ом, с резистором 140кОм. Время достижения 0.03В сократилось до 390с, напряжение на нагрузке через 7мин - 0.01мВ. Неясно, почему время не сократилось в 2 раза (динамический hFE, зависимый от тока нагрузки?), и почему транзистор закрылся полностью за такой короткий срок (чем сильнее ток - тем корректнее работает заземляющий резистор?).

Без заземляющего резистора при нагрузке 20Ом: на нагрузке 10.25В, на транзисторе 1.29В, время достижения 0.03В на нагрузке - 575с, напряжение через 11мин после старта - 1.8мВ (сохраняющееся и за час). Получается, заземляющий резистор требуется при работе с малыми токами вида 0.25А.

У BDX37C в данной схеме нет никаких шансов, при нагрузке 40Ом и без заземляющего резистора: на нагрузке 10.22В, на транзисторе 1.34В (наконец-то нормальное показание на нём!), время достижения 0.03В на нагрузке - 21с, напряжение через 52сек после старта - 0.00мВ (закрылся полнее некуда - но на прошлом стенде было 29с для режима 20В мультиметра - сравнивать неконнектно). Расчётный h_FE для пары BD237 получился 11731 - что не совпадает с результатом прошлого стенда почти в 3 раза - но главный вывод остаётся неизменным: самодельный транзистор Дарлингтона намного лучше покупного по коэффициенту усиления.

Теперь, когда с транзисторами Дарлингтона всё более-менее улажено (более-менее, ага), - можно переходить к тестированию на том же стенде транзистора Шиклаи (сравнивая его способности с любимчиком BDX33C и с Дарлингтоном 2xBD237, по возможности); опять же теперь, без предохранителя. В БП ПК свои системы защиты есть - сработают, если чтоОООООООО.

(добавлено 17.06.2024) Неправильно рассчитал h_FE вчера. Сравнение 610с 2xBD237 с 21с BDX33C - 29048 - практически совпало со значением 28482 на предыдущем стенде.