Por que os transistores NPN Darlington são usados ​​para dissipar a corrente?

Percebo que os transistores NPN Darlington são comumente usados ​​para diminuir a corrente. Não faria mais sentido usar o PNP para esse fim? Isso evitaria desviar a corrente de carga através de ambas as junções ao mesmo tempo. Concedido, podemos querer compartilhar a corrente entre dois transistores; mas, nesse caso, observe que o segundo transistor ainda está carregando a carga completa (metade pelo caminho CE e metade pelo caminho BE).

Nesse caso, por que os transistores são mais comumente usados ​​para afundar corrente; ao invés de dirigir? Eu nunca entendi isso.

No exemplo acima, parece mais sensato (1) colocar a carga abaixo do transistor; (2) use um PNP Darlington; ou melhor ainda (3) use um par PNP complementar, como mostrado aqui:

EDITAR:

Para esclarecer, uma das perguntas que estou fazendo é: Por que não podemos colocar esse transistor NPN como está acima da carga? Ou, nesse caso, coloque um PNP Darlington abaixo da carga? E também, por que a Darlingtons existe, quando um par complementar parece ser uma solução mais limpa?

Os interruptores de carga com um NPN darlington permitem que o sinal de controle seja um sinal referenciado por GND. Se você usar comutadores de alta fonte lateral, é mais comum que o sinal de controle precise ser convertido em um domínio de sinal referenciado pela GND.

Atualmente, quando os MCUs controlam quase tudo que os pinos GPIO em tais dispositivos são sinais referenciados pelo GND. Portanto, deve ser óbvio por que muitos comutadores de carga usam os componentes do tipo de sincronização com uma entrada referenciada pelo GND.

Com relação ao uso de NPN em vez de PNP, a resposta de Michael Karas está correta: você deseja sinais de controle com referência à terra porque os transistores do tipo N geralmente têm melhores características do que os equivalentes do tipo P.

Em relação a outras partes da sua pergunta: Darlingtons não compartilha a corrente entre os dois transistores 50-50. Aquele em que o sinal de entrada chega na base transporta talvez 1% da corrente através dele (assumindo um beta de 100; a maioria dos NPNs de circuitos integrados tem betas muito mais alta (~ 250), portanto a porcentagem é ainda mais baixa). O outro transistor está, portanto, carregando 99% + da corrente acionada.

Isso é bom, não ruim. Os pares integrados de Darlington são configurados no layout físico com um diferencial de tamanho significativo, de modo que o transistor de acionamento principal tenha uma área de junção muito maior que o primeiro, permitindo CE muito menor na resistência a correntes de acionamento mais baixas e maior capacidade de manuseio de corrente máxima. Isso sem a necessidade de emparelhar vários transistores em paralelo, o que pode causar uma divisão desigual da corrente devido a diferenças do dispositivo, mesmo em circuitos integrados.

Por fim, o NPN Darlingtons pode ser facilmente construído em um circuito integrado efetivamente como um único meta-transistor; eles compartilham a mesma região de coletor, mas têm diferentes regiões de base / emissor incorporadas (com a diferença de tamanho que mencionei anteriormente). Conectar o emissor do menor à base do maior é bastante trivial. Tenho certeza de que isso é o que é feito nas matrizes multi-Darlington integradas, por exemplo, série ULN2k (não tenho mais os detalhes de acesso, mas vi algo disso de volta ao fazer meus estudos nessas coisas).

Na configuração de Darlington, a corrente base do transistor maior ajuda a conduzir a carga e é auto-regulável. Se for necessário acionar uma carga de 10 A e quiser evitar assumir um beta maior que 40, será necessário acionar a base do transistor grande com 250 mA. Para obter esses 250mA, seria necessário acionar a base do pequeno transistor com 7mA. Usando uma configuração de Darlington, se a carga consumir 10A, 9.75A fluirá através do coletor do transistor grande e 250mA fluirá através do transistor pequeno para a base do transistor grande. Os 7mA acionados na base do pequeno transistor serão "desperdiçados". Se a carga caísse para 10mA, a base do transistor pequeno ainda consumiria 7mA, que passaria pela base do transistor grande,

Na maioria das outras configurações, o arranjo para o transistor grande ter 250mA disponível em sua base quando necessário implicaria que 250mA seria alimentado na base do transistor grande, mesmo quando não fosse necessário. Nos casos em que se sabe que a carga exige 10A, isso não seria um problema, mas nos casos em que a carga pode exigir algo entre 10uA e 10A, desperdiçar 250mA nos momentos em que a carga exige 10mA pode ser indesejável.

Você deve ver por seus próprios diagramas que o circuito inferior precisa acessar o trilho de energia, enquanto o interruptor lateral baixo puro pode ser pré-embalado sem a necessidade dessa conexão.