Perché i transistor NPN Darlington vengono utilizzati per assorbire corrente?

Ho notato che i transistor NPN Darlington sono comunemente usati per assorbire corrente. Non avrebbe più senso usare PNP allo scopo? Ciò eviterebbe di deviare la corrente di carico attraverso entrambe le giunzioni contemporaneamente. Certo, potremmo voler condividere la corrente tra due transistor; ma nel qual caso, si noti che il secondo transistor sta ancora trasportando il pieno carico (metà tramite il percorso CE e metà tramite il percorso BE).

Del resto, perché i transistor sono più comunemente usati per affondare la corrente comunque; piuttosto che guidarlo? Non l'ho mai capito.

Nell'esempio sopra, sembra più sensato posizionare (1) il carico sotto il transistor; (2) utilizzare un Darlington PNP; o anche meglio (3) usare una coppia PNP complementare come mostrato qui:

MODIFICARE:

Per chiarire, una delle domande che sto ponendo è: perché non possiamo posizionare questo transistor NPN così com'è sopra il carico? O, del resto, posizionare un Darlington PNP sotto il carico? Inoltre, perché esistono anche i Darlington, quando una coppia complementare sembra essere una soluzione più pulita?

Gli interruttori di carico affondanti con un darlington NPN consentono al segnale di controllo di essere un segnale di riferimento GND. Se si utilizzano switch di sourcing high side, è molto tipico che il segnale di controllo debba essere convertito in un dominio di segnale con riferimento GND.

In questi giorni, quando le MCU controllano quasi tutto, i pin GPIO su tali dispositivi sono segnali referenziati GND. E quindi dovrebbe essere ovvio il motivo per cui molti switch di caricamento utilizzano i componenti del tipo di sincronizzazione con un input referenziato GND.

Per quanto riguarda l'uso di NPN piuttosto che PNP, la risposta di Michael Karas è corretta: si desidera segnali di controllo con riferimento a terra perché i transistor di tipo N hanno generalmente caratteristiche migliori rispetto agli equivalenti di tipo P.

Per quanto riguarda le altre parti della tua domanda: i Darlingtons non condividono la corrente tra i due transistor 50-50. Quello in cui il segnale di ingresso arriva sulla base trasporta forse l'1% della corrente attraverso di esso (supponendo una beta di 100; la maggior parte dei NPN dei circuiti integrati ha beta molto più alte (~ 250), quindi la percentuale è quindi ancora più bassa). L'altro transistor trasporta quindi il 99% + della corrente pilotata.

Questa è una buona cosa, non una brutta cosa. Le coppie Darlington integrate sono configurate in un layout fisico con un differenziale di dimensioni significative, in modo tale che il transistor dell'azionamento principale abbia un'area di giunzione molto più ampia della prima, consentendo una resistenza CE molto più bassa per correnti di azionamento inferiori e capacità di gestione della corrente massima molto più elevata. Questo è senza la necessità di accoppiare più transistor in parallelo, il che può causare una divisione non uniforme della corrente dovuta a differenze del dispositivo, anche su circuiti integrati.

Infine, i Darlingtons NPN possono essere facilmente costruiti su un circuito integrato efficacemente come un singolo meta-transistor; condividono la stessa regione di raccolta ma hanno diverse regioni base / emettitore incorporate (con la differenza di dimensioni che ho menzionato in precedenza). Collegare l'emettitore del più piccolo alla base del più grande è piuttosto banale. Sono abbastanza sicuro che questo è ciò che viene fatto sugli array multi-Darlington integrati, ad esempio la serie ULN2k (non ho più i dettagli di accesso, ma ho visto un po 'di questo modo quando ho fatto i miei studi in questo materiale).

Nella configurazione di Darlington, la corrente di base del transistor più grande aiuta a guidare il carico ed è autoregolante. Se è necessario pilotare un carico di 10 amp e si vuole evitare di assumere una beta maggiore di 40, sarà necessario essere in grado di pilotare la base del transistor di grandi dimensioni con 250 mA. Per ottenere quel 250mA, si dovrebbe guidare la base del piccolo transistor con 7mA. Usando una configurazione Darlington, se il carico assorbe 10 A, 9,75 A scorreranno attraverso il collettore del grande transistor e 250 mA scorreranno attraverso il piccolo transistor nella base di quello grande. Il 7mA guidato nella base del piccolo transistor sarà "sprecato". Se il carico dovesse scendere a 10 mA, la base del piccolo transistor consumerebbe comunque 7 mA, che passerebbe attraverso la base del grande transistor,

Nella maggior parte delle altre configurazioni, disporre che il grande transistor abbia 250 mA disponibili sulla sua base quando necessario implicherebbe che 250 mA sarebbero alimentati alla base del grande transistor anche quando non era necessario. Nei casi in cui è noto che il carico richiede 10A, ciò non costituirebbe un problema, ma nei casi in cui il carico potrebbe richiedere qualcosa da 10uA a 10A, sprecare 250 mA nei momenti in cui il carico richiede 10 mA potrebbe essere indesiderabile.

Dovresti essere in grado di vedere dai tuoi schemi che il circuito inferiore ha bisogno di accedere alla barra di alimentazione, mentre l'interruttore laterale basso puro può essere preconfezionato senza bisogno di tale connessione.