NPNダーリントントランジスタを使用して電流をシンクする理由

NPNダーリントントランジスタが電流のシンクに一般的に使用されていることに気づきました。その目的でPNPを使用するほうが理にかなっているのではないでしょうか。これにより、両方の接合部を介して一度に負荷電流が分流するのを回避できます。確かに、2つのトランジスタ間で電流を共有したい場合があります。ただしその場合、2番目のトランジスタがまだ全負荷を担っていることに注意してください（半分はCEパスを経由し、残りの半分はBEパスを経由します）。

とにかく、なぜトランジスタが電流をシンクするために最も一般的に使用されているのですか。それを運転するのではなく？私はそれを理解したことがありません。

上記の例では、（1）負荷をトランジスタの下に置く方が賢明です。（2）PNPダーリントンを使用する。またはさらに良い（3）ここに示すように、相補的なPNPペアを使用します。

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明確にするために、私が尋ねている質問の1つは次のとおりです。なぜ、このNPNトランジスタをそのまま負荷の上に配置できないのでしょうか。または、そのことについては、PNPダーリントンを負荷の下に配置しますか？また、補完ペアがよりクリーンなソリューションであるように見えるときに、なぜダーリントンが存在するのですか？

NPNダーリントンを備えたシンク負荷スイッチにより、制御信号をGND基準信号にすることができます。ハイサイドソーススイッチを使用する場合、制御信号はGND基準の信号ドメインに変換する必要があります。

MCUがほとんどすべてを制御している最近では、そのようなデバイスのGPIOピンはGND参照信号です。そして、なぜ多くの負荷スイッチがGND参照入力を備えた同期タイプのコンポーネントを使用するのかは明らかです。

PNPではなくNPNの使用に関して、Michael Karasの答えは正解です。N型トランジスタは一般にP型の同等物よりも優れた特性を持っているため、接地基準の制御信号が必要です。

あなたの質問の他の部分に関して：ダーリントンは2つのトランジスタ50-50の間で電流を共有しません。入力信号がベースに到達するものは、それを通る電流のおそらく1％を運びます（ベータを100とすると、ほとんどの集積回路NPNのベータははるかに高い（約250）ため、パーセンテージはさらに低くなります）。したがって、もう一方のトランジスタは、駆動電流の99％以上を運びます。

これは良いことであり、悪いことではありません。統合されたダーリントンペアは、大きなレイアウトの物理レイアウトで構成されているため、メインドライブトランジスタの接合面積は最初のものよりもはるかに大きく、CEオン抵抗がはるかに低いため、駆動電流が低く、最大電流処理能力がはるかに高くなります。これにより、複数のトランジスタを並列にペアリングする必要がなくなり、集積回路上であっても、デバイスの違いにより不均一な電流分割が発生する可能性があります。

最後に、NPNダーリントンは、単一のメタトランジスターとして効果的に集積回路上に簡単に構築できます。それらは同じコレクター領域を共有しますが、埋め込まれたベース/エミッター領域が異なります（前述のサイズの違いがあります）。小さい方のエミッタを大きい方のベースに接続するのは非常に簡単です。これが統合されたマルチダーリントンアレイ、たとえばULN2kシリーズで何が行われるかは確かです（アクセスの詳細はもうわかりませんが、この方法で研究を行っているときに、この方法のいくつかを確認しました）。

ダーリントン構成では、より大きなトランジスタのベース電流が負荷の駆動に役立ち、自動調整されます。10アンペアの負荷を駆動する必要があり、ベータが40を超えると想定したくない場合は、250mAの大型トランジスタのベースを駆動できる必要があります。その250mAを取得するには、小さなトランジスタのベースを7mAで駆動する必要があります。ダーリントン構成を使用すると、負荷に10Aが流れる場合、9.75Aが大きなトランジスタのコレクタを流れ、250mAが小さなトランジスタを流れて大きなトランジスタのベースに流れます。小さなトランジスタのベースに駆動される7mAは「無駄」になります。負荷が10mAまで低下した場合でも、小さなトランジスタのベースは7mAを消費し、大きなトランジスタのベースを通過します。

他のほとんどの構成では、必要なときに大きなトランジスタのベースで250mAを使用できるように配置すると、不要なときでも250mAが大きなトランジスタのベースに供給されます。負荷が10Aを必要とすることがわかっている場合は問題ありませんが、負荷が10uA〜10Aを必要とする場合、負荷が10mAを必要とするときに250mAを浪費することは望ましくない場合があります。

純粋なローサイドスイッチはその接続を必要とせずに事前にパッケージ化できるのに対し、下の回路は電源レールにアクセスする必要があることを自分の図から自分で確認できるはずです。