Pourquoi les transistors NPN Darlington sont-ils utilisés pour absorber le courant?

Je remarque que les transistors NPN Darlington sont couramment utilisés pour absorber le courant. Ne serait-il pas plus logique d'utiliser PNP à cette fin? Cela éviterait de dériver le courant de charge à travers les deux jonctions à la fois. Certes, nous pourrions vouloir partager le courant entre deux transistors; mais dans ce cas, veuillez noter que le deuxième transistor porte toujours la pleine charge (la moitié via le chemin CE et la moitié via le chemin BE).

D'ailleurs, pourquoi les transistors sont-ils le plus couramment utilisés pour absorber le courant de toute façon; plutôt que de le conduire? Je n'ai jamais compris ça.

Dans l'exemple ci-dessus, il semble plus judicieux de (1) placer la charge sous le transistor; (2) utiliser un PNP Darlington; ou encore mieux (3) utilisez une paire PNP complémentaire comme indiqué ici:

ÉDITER:

Pour clarifier, l'une des questions que je pose est la suivante: pourquoi ne pouvons-nous pas placer ce transistor NPN tel quel au - dessus de la charge? Ou, d'ailleurs, placer un PNP Darlington sous la charge? Et aussi, pourquoi les Darlingtons existent-ils, alors qu'une paire complémentaire semble être une solution plus propre?

Les interrupteurs de charge descendante avec un darlington NPN permettent au signal de commande d'être un signal référencé GND. Si vous utilisez des commutateurs de source côté élevé, il est plus typique que le signal de commande ait besoin d'être converti en un domaine de signal référencé GND.

De nos jours, lorsque les MCU contrôlent presque tout, les broches GPIO de ces appareils sont des signaux référencés GND. Et il devrait donc être évident pourquoi de nombreux commutateurs de charge utilisent les composants de type synchronisation avec une entrée référencée GND.

Concernant l'utilisation de NPN plutôt que de PNP, la réponse de Michael Karas est correcte: vous voulez des signaux de contrôle référencés à la masse car les transistors de type N ont généralement de meilleures caractéristiques que les équivalents de type P.

Concernant les autres parties de votre question: les Darlington ne partagent pas le courant entre les deux transistors 50-50. Celui où le signal d'entrée arrive sur la base transporte peut-être 1% du courant qui le traverse (en supposant un bêta de 100; la plupart des NPN des circuits intégrés ont des bêtas beaucoup plus élevés (~ 250), le pourcentage est donc encore plus faible). L'autre transistor transporte donc 99% + du courant piloté.

C'est une bonne chose, pas une mauvaise chose. Les paires Darlington intégrées sont configurées dans une configuration physique avec un différentiel de taille significatif, de sorte que le transistor d'attaque principal a une zone de jonction beaucoup plus grande que la première, permettant une CE beaucoup plus faible sur la résistance pour des courants d'attaque plus faibles et une capacité de gestion du courant max beaucoup plus élevée. Cela ne nécessite pas d'appairer plusieurs transistors en parallèle, ce qui peut provoquer une répartition inégale du courant en raison des différences entre les appareils, même sur les circuits intégrés.

Enfin, les Darlington NPN peuvent être facilement construits sur un circuit intégré efficacement comme un méta-transistor unique; ils partagent la même région de collecteur mais ont différentes régions de base / émetteur intégrées (avec la différence de taille que j'ai mentionnée plus tôt). Connecter l'émetteur du plus petit à la base du plus grand est assez trivial. Je suis presque sûr que c'est ce qui est fait sur les baies multi-Darlington intégrées, par exemple la série ULN2k (je n'ai plus les détails d'accès, mais j'ai vu une partie de ce chemin en faisant mes études dans ce genre de choses).

Dans la configuration Darlington, le courant de base du plus grand transistor aide à piloter la charge et est autorégulé. Si l'on a besoin de piloter une charge de 10 ampères et que l'on veut éviter de supposer une bêta supérieure à 40, il faudra pouvoir piloter la base du grand transistor avec 250mA. Pour obtenir ces 250mA, il faudrait piloter la base du petit transistor avec 7mA. En utilisant une configuration Darlington, si la charge attire 10A, 9.75A traversera le collecteur du grand transistor et 250mA traversera le petit transistor dans la base du grand. Les 7mA enfoncés dans la base du petit transistor seront "gaspillés". Si la charge devait tomber à 10mA, la base du petit transistor consommerait encore 7mA, qu'elle passerait par la base du grand transistor,

Dans la plupart des autres configurations, la disposition du grand transistor pour avoir 250mA disponible sur sa base en cas de besoin impliquerait que 250mA seraient alimentés à la base du grand transistor même quand ce n'est pas nécessaire. Dans les cas où la charge est connue pour nécessiter 10A, ce ne serait pas un problème, mais dans les cas où la charge pourrait nécessiter quelque chose de 10uA à 10A, gaspiller 250mA à des moments où la charge nécessite 10mA peut être indésirable.

Vous devriez être en mesure de voir par vous-même à partir de vos propres diagrammes que le circuit inférieur doit avoir accès au rail d'alimentation, tandis que l'interrupteur côté bas pur peut être préemballé sans avoir besoin de cette connexion.