市场上销售的开关与放大器的小信号双极结型晶体管(BJT)有什么区别?


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例如,MMBT3904MMBT3906 BJT被列为NPN / PNP开关晶体管,数据表中提到了开关时间,而BC846BC856 BJT被列为NPN / PNP通用晶体管(并且必须推导开关速度)通过观察过渡频率f t?)

除了显而易见的(开关晶体管的f t更高):这些器件的设计和制造方式是否有所不同?通常可以将一种类型用于其他应用程序,反之亦然吗?

米勒电容,线性度和噪声之类的东西呢?

硅上的几何形状或掺杂剂浓度是否有某些技巧?

相关,对于FET:作为开关与放大器销售的场效应晶体管(FET)之间有什么区别?


有趣的是,虽然恩智浦(NXP)将MMBT3904称为开关晶体管,但飞兆半导体将其称为“通用放大器”,并说它适合这两种角色。fairchildsemi.com/products/discretes/bipolar-transistors/…–
彼得·格林

Answers:


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我记得几个月前通读摩托罗拉晶体管数据手册时所记得的那样,正如您所说,开关晶体管的ft更快,因此,它们的线性区域更小。小信号晶体管的ft较慢,但线性区域较大。我最近参加了VLSI课程,不幸的是,该课程仅专注于MOSFET。由此,我只能假设开关晶体管中n PNP中的N区的长度或NPN中p区的长度较小,因此更容易使耗尽区足够大以使晶体管导通。我还假设小信号晶体管的情况恰恰相反。


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大多数时候,最关键的区别在于,大多数活动电子设备的设计,制造和测试(接受/拒绝)都可以满足一组非常特定的要求:

  • 我们可以将上述目标要求集称为“主要”或“必须”,这意味着我们确实需要在这些要求上实现非常好的性能,以便区分我们的设备并使其比“标准”或基准设备更好。
  • 然后,存在第二组要求,即次要要求或必须满足的要求,这些要求不可忽视,否则我们的设备在这些其他参数中可能处于“标准”设备之下。通常,次要要求与主要要求不一致,这意味着在主要参数之一处变得更好会导致次要参数变得更糟。在其他情况下,次要需求的改善成本很昂贵,而我们的目标市场或应用程序并不需要。

发生上述情况仅仅是因为创建一个最适合所有(许多)预期应用的有源设备是不可行的。

例如,参考BJT设计,对于给定的制造技术,“高压开关”(较高的雪崩集电极-基极击穿电压)将需要较高的扩散掺杂剂面积,从而使输入和输出寄生电容更高,并且因此,与我们决定不改善BVcb相比,最终的BJT会更慢。在这个简单的例子中,期望的特性“更高的BVcb”和“最快的切换时间”不能同时提高。结果,当设计一个非常线性的器件时,我将牺牲更高的BVcb以获得更高的Ft(单位增益带宽)。

回到最初的问题,有三个主要原因可以解释为什么制造商有时会用“为开关应用设计”或“通用线性放大器”之类的形容词来“标记”或加字幕:

  1. 为了在给定的制造技术下获得“最佳”开关器件,您必须优化的一些目标参数很少使用,或者与最佳线性放大器的性能背道而驰:寄生内部二极管/ SCR的坚固性,极高的峰值电流, ESD保护,存储和延迟时间优化,高BVcb,热稳定性...
  2. 如今,与分立连接的许多内部设备一样,构建分立的电源/开关设备也很普遍。该技术自然地改善了许多上述参数,这些参数构成了“良好的开关设备”,但是,从字面上看,还将使该设备的线性度大大降低。
  3. 价钱!改进目标应用程序不需要的参数肯定会增加成本!为什么?因为制造商现在还必须针对不需要的参数来表征设备,而且更糟糕的是,在测试阶段拒收不满足指定参数要求的制造设备。这将降低制造过程的成品率并推高价格。

最后一项,表征和测试不需要的参数很容易在许多数据表中发现。您会注意到,许多通用(线性放大器)BJT都不保证甚至不陈述存储和延迟时间的期望值。另一方面,切换BJT在大多数情况下将完全表征切换时间,波形和相关参数,但不会太详细,也不会描述hie / hfe / hoe曲线的可变性。

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