Почему NPN транзисторы Дарлингтона используются для поглощения тока?

Я заметил, что NPN транзисторы Дарлингтона обычно используются для снижения тока. Не имеет ли больше смысла использовать PNP для этой цели? Это позволило бы избежать шунтирования тока нагрузки одновременно через оба соединения. Конечно, мы можем разделить ток между двумя транзисторами; но в этом случае, пожалуйста, обратите внимание, что второй транзистор все еще несет полную нагрузку (половина через путь CE, а половина через путь BE).

В этом отношении, почему транзисторы чаще всего используются для снижения тока в любом случае; а не за рулем? Я никогда этого не понимал.

В приведенном выше примере представляется более целесообразным либо: (1) разместить нагрузку ниже транзистора; (2) использовать PNP Дарлингтон; или даже лучше (3) использовать дополнительную пару PNP, как показано здесь:

РЕДАКТИРОВАТЬ:

Чтобы уточнить, один из вопросов, которые я задаю: почему мы не можем разместить этот NPN-транзистор как есть над нагрузкой? Или, если уж на то пошло, поместите PNP Darlington ниже нагрузки? А также, почему вообще существуют Дарлингтоны, когда дополнительная пара выглядит более чистым решением?

Переключатели тонущей нагрузки с NPN Дарлингтоном позволяют сигналу управления быть сигналом GND. Если вы используете высокочастотные переключатели, наиболее типично, что тогда управляющий сигнал нуждается в преобразовании в область сигнала, на которую ссылается GND.

В наши дни, когда микроконтроллеры управляют практически всем, выводы GPIO на таких устройствах являются сигналами GND. И поэтому должно быть очевидно, почему многие переключатели нагрузки используют компоненты типа синхронизации с GND-входом.

Что касается использования NPN, а не PNP, ответ Михаэля Караса правильный: вам нужны управляющие сигналы с наземной привязкой, потому что транзисторы N-типа обычно имеют лучшие характеристики, чем эквиваленты P-типа.

Что касается других частей вашего вопроса: Дарлингтоны не делят ток между двумя транзисторами 50-50. Тот, где входной сигнал поступает на базу, пропускает через нее, возможно, 1% тока (при условии, что бета равен 100; у большинства NPN интегральных схем бета-версии намного выше (~ 250), поэтому процент еще ниже). Таким образом, другой транзистор несет 99% + управляемого тока.

Это хорошо, а не плохо. Интегрированные пары Дарлингтона сконфигурированы в физической компоновке со значительным различием в размерах, так что транзистор главного привода имеет гораздо большую площадь соединения, чем первая, что позволяет значительно снизить сопротивление CE для более низких токов возбуждения и намного более высокую способность обработки максимального тока. Это не требует параллельного подключения нескольких транзисторов, что может привести к неравномерному расщеплению тока из-за различий в устройстве даже на интегральных схемах.

Наконец, NPN Darlingtons могут быть легко построены на интегральной схеме эффективно как один мета-транзистор; они имеют одну и ту же область коллектора, но имеют разные встроенные области основания / излучателя (с той разницей в размерах, о которой я упоминал ранее). Подключение излучателя меньшего размера к основанию большего довольно тривиально. Я почти уверен, что это то, что делается на интегрированных мультидарлингтонских массивах, например, серии ULN2k (у меня нет подробностей о доступе, но я видел некоторые пути назад, когда проводил свои исследования в этом материале).

В конфигурации Дарлингтона базовый ток более крупного транзистора помогает управлять нагрузкой и саморегулируется. Если нужно управлять нагрузкой 10 А и не использовать бета-версию больше 40, он должен иметь возможность управлять базой большого транзистора с 250 мА. Чтобы получить эти 250 мА, нужно управлять основанием маленького транзистора с 7 мА. При использовании конфигурации Дарлингтона, если нагрузка составляет 10 А, 9,75 А будет протекать через коллектор большого транзистора, а 250 мА будет протекать через маленький транзистор в базу большого. 7 мА, введенное в базу малого транзистора, будет «потрачено впустую». Если нагрузка упадет до 10 мА, база малого транзистора будет по-прежнему потреблять 7 мА, что будет проходить через базу большого транзистора,

В большинстве других конфигураций организация большого транзистора, имеющего 250 мА, доступного на его базе, когда это необходимо, подразумевает, что 250 мА будет подано на базу большого транзистора, даже когда это не нужно. В тех случаях, когда для нагрузки, как известно, требуется 10 А, это не будет проблемой, но в случаях, когда нагрузке может потребоваться что-то от 10 до 10 А, потеря 250 мА в то время, когда нагрузка требует 10 мА, может быть нежелательной.

По своим собственным диаграммам вы сможете убедиться в том, что нижняя цепь нуждается в доступе к шине питания, в то время как чистый выключатель на нижней стороне может быть предварительно упакован без необходимости в таком подключении.