Ce montage est constitué par l'association de deux transistors T1 et T2 de même type (deux NPN ou deux PNP).

T2 est un transistor de puissance donc de gain en courant petit et dont l'impédance d'entrée h'₁₁ pour le courant nominal est faible.

T1 est un transistor d'usage général de gain normal.
La base du transistor T2 est reliée à l'émetteur de T1 et les deux collecteurs sont reliés.

L'ensemble forme un dispositif à trois électrodes équivalent à un transistor unique dont on va déterminer les paramètres.

Le collecteur est le collecteur de T1 et de T2. La base est la base de T1 et l'émetteur est l'émetteur de T2.

Données pour la maquette utilisée.
Vcc = 12 V, T1 = 2N2222, T2 = 2N1711, R1 = 47 kΩ, R2 = 68 kΩ, Re = 180 Ω. Gain en tension mesuré Av = + 0.94.

Transistor équivalent à T1 et T2.

Ci-contre on a tracé le modèle "petits signaux" du dispositif.

Gain en courant du transistor équivalent:
Pour T1 on a iC = h₂₁.iB et iE = (h₂₁ + 1).iB
Pour T2 on a iB' = iE = (h₂₁ + 1).iB
iC' = h'₂₁.iB' = h'₂₁(h₂₁ + 1).iB ≈ h₂₁.h'₂₁.iB.

Le gain en courant du transistor équivalent est égal au produit des gains des deux transistors.

Impédance d'entrée
Pour le transistor équivalent on a
vBE = h₁₁.iB + h'₁₁.i'B = {h₁₁ + h'₁₁(h₂₁ + 1)}.iB
Ze = vBE / iB ≈ h₁₁ + h₂₁.h'₁₁.
On a : h₁₁ = 26.h₂₁ / Ic et h'₁₁ = 26.h'₂₁ / I'c
Or I'c = h'₂₁.I'b ≈ h'₂₁.Ic . On tire h'₁₁ = h₁₁ / h₂₁
On en déduit que la résistance d'entrée du transistor équivalent est sensiblement égale au double de celle de T1. Elle est donc beaucoup plus grande que celle du transistor de puissance T2.

Le montage Darlington permet d'obtenir un transistor de puissance de grand gain et dont la résistance d'entrée est de l'ordre de quelques kΩ. Par contre il faut noter que le tension d'entrée correspond à deux seuils de diode soit 1,2 V.
Pour un transistor Darlington la tension de saturation est de l'ordre de 0,65 V alors que pour un transistor classique elle est inférieure à 0,1 V.

Darlington utilisé en collecteur commun
On rappelle que pour le montage collecteur commun on a :
Av = β.Re / (h₁₁ + β.Re) = 1 − ε
Ze = β.Re // R1 // R2
Zs = h₁₁ / β.

Comme le gain équivalent β est très grand c'est le pont de polarisation qui limite la résistance d'entrée.