Foto: Thorny pc
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L e x ik o n
Der Darlington-Transistor
Z w e i in e in e m G e h ä u s e
D
ieser Transistortyp ist im Grunde eine
Kombination zweier Bipolartransisto-
ren (siehe Lexikon in STEREO 4/2011). Er
hat schon früh Einzug in die audiophile
Szene gehalten hat und darf wegen seines
eigenständigen Charakters und der Inte-
gration in ein Gehäuse wie ein vollwerti-
ges Verstärkerelement betrachtet werden.
H o c h o h m ig und le is tu n g s s ta rk
1953 wurde er von Sidney Darlington in
den Bell Laboratories erfunden und pa-
tentiert. Der erste, kleinere der beiden Bi-
polartransistoren arbeitet als Emitterfol-
ger auf die Basis des eigentlichen Leis-
tungstransistors. Die Kollektoren werden
zusammengeschaltet und mit einem ge-
meinsamen Anschluss aus dem Gehäuse
herausgeführt. Diese Schaltung hat den
Vorteil, dass mit geringen Eingangsströ-
men große Leistungen gesteuert werden
können. Das heißt, die sonst nur mit Leis-
tungstransistoren erreichbare Stromver-
stärkung von B=1000 ist möglich, ohne
dass die Ansteuerung hohe Kapazitäten
oder
niedrige
Impedanzen
antreiben
muss. Dies führt zu einer deutlichen Ver-
einfachung analoger Verstärkerschaltun-
gen, da aus der Spannungsverstärkerstufe
direkt angekoppelt werden kann und ge-
nügend Stromverstärkung für den Antrieb
eines Lautsprechers geboten wird. Die ge-
samte Verstärkung entspricht ungefähr
dem Produkt der Verstärkung der Einzel-
transistoren.
Nachteile des Darlington-Transistors
sind seine Phasenverschiebung und die im
Vergleich zu normalen Transistoren ge-
Chip eines
MJlOOO-Dar
lington-Tran
sistors mit
Diode. Lin-
ker An-
schluss: Ba-
sis. rechter
Anschluss:
Emitter. Ge-
häuse: Kol-
lektor
Ein simpler kleiner Ver-
stärker mit einem Dar-
lington-Transistor: Der
erste der beiden Bipo-
lar Transistoren sorgt
für einen hochohmigen
Eingang, der zweite
stellt genügend Strom
bereit, um einen Laut-
sprecher zu treiben
ringere Bandbreite. Letztere beruht auf der
Tatsache, dass der erste Transistor der
Darlington-Schaltung den Basisstrom des
zweiten nicht aktiv reduzieren kann. Dem
wird begegnet, indem man innerhalb des
Gehäuses den Emitter des jeweiligen
Transistors über einen Widerstand mit
seiner Basis verbindet, um sie auf diese
Weise schneller von Elektronen „auszu-
räumen“. Unfreiwillig senkt man aller-
dings so auch die Gesamtverstärkung.
Die Phasenverschiebung der Darling-
ton-Schaltung ergibt sich aus den im Ver-
gleich zu normalen Transistoren recht ho-
hen parasitären Kapazitäten. Sie tragen
auch zur geringeren Bandbreite bei. Die
spielte aber früher, dort wo der Darling-
ton audiotechnisch eingesetzt wurde,
kaum eine Rolle. Bekannt ist dieser Tran-
sistortyp aus älteren Geräten von Saba, Te-
lefunken. Grundig etc., welche von I lau-
se aus eher warm und vollmundig ge-
klungen haben, es wahrscheinlich auch
sollten, weshalb die oben beschriebenen
Probleme nicht als nachteilig bewertet
wurden. Neuere Konstruktionen umge-
hen diese Schwächen durch Einsatz von
lokalem Feedback.
Damit sind wir unserem Ziel, dem eines
funktionstüchtigen „Miniverstärkers“, ein
wenig nähergekommen und können nun
zumindest einen kleinen Kopfhörerver-
stärker bauen, der bereits recht ordentlich
klingt. Allein, er hat keine Lautstärkere-
gulierung, reagiert höchst sensibel auf
Veränderungen der Lautsprecherimpe
danz und hat nun doch ein bisschen we-
nig Leistung. Sobald man den hier ange-
gebenen Transistortyp durch einen ande
ren ersetzt oder gar den Kopfhörer oder
Lautsprecher tauschen möchte, muss die
Schaltung wieder angepasst werden. Also:
Für einen praxistauglichen „Einhalbleiter-
Verstärker“ reicht es dann doch nicht.
Das is o lie rte G ate
Der „insulated gate bipolar transistor“
(IGBT) ist mit Abstand die jüngste Ent-
wicklung. Er wurde erst 1985 von Toshi
ba zur Serienreife gebracht und ist eine
Weiterentwicklung des MOSFETs. Im
Unterschied zu diesem hat der nIGBT je-
doch eine zusätzliche hochdotierte P-
Schicht, welche das Substrat bildet und
mit
der
darauffolgenden
N-dotierten
Schicht einen transistorähnlichen PN-
Übergang bildet. Dieser Übergang und das
Gate sind für die Funktion des IGBT ver-
antwortlich. Man kann ihn wie eine kom-
plementäre
Darlington-Schaltuug
aus
nFET und PNP-Transistor betrachten.
Der Eingangs-FET ermöglicht eine leis-
tungslose Ansteuerung, und der bipolare
Transistor im Ausgang bürgt für Vorteile
wie gute Linearität, geringe Sättigungs-
spannung und hohe Stromlieferfähigkeit.
Eigentlich optimal für die HiFi-Welt,
müsste man meinen. Dennoch konnte ich
bisher nur einen einzigen professionellen
Hersteller ausmachen, der den IGBT als
Endstufentransistor verwendet. W ahr-
scheinlich liegt es daran, dass Toshiba die
Produktion von Audio-IGBTs eingestellt
hat und somit nur noch solche für Schalt-
anwendung verfügbar sind. Diese sind er
fahrungsgemäß jedoch klanglich unzurei-
chend. Es ist wohl an der Zeit zu überle-
gen, ob nicht komplexere Kombinationen
verschiedener Komponenten einen besse-
ren Lösungsansatz bieten. Ich denke da
zum
Beispiel
an
den
Operationsver
stärker.
..
Karl Knopf
54 STEREO 6/2011
Grafik: scitOYS.com
