作为开关销售的小信号双极结型晶体管 (BJT) 与放大器之间有什么区别?

电器工程 晶体管 开关 放大器 bjt
2022-02-04 09:01:12

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(并且必须推断出开关速度通过查看过渡频率 f t?)

除了显而易见的(开关晶体管的 f t更高):它们的设计和制造方式有什么不同吗?一种类型通常可以在另一种应用程序中使用,但反之则不行吗?

米勒电容、线性度和噪声等问题呢?

硅上的几何形状或掺杂剂浓度是否存在某些技巧?

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2个回答

根据我几个月前阅读摩托罗拉晶体管数据手册时的记忆,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。我最近参加了一个 VLSI 课程,不幸的是只关注 MOSFET。由此,我只能假设n PNP中N区的长度或开关晶体管中NPN中p区的长度更小,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正好相反。

大多数时候被搁置的一个关键区别是,大多数 ACTIVE 电子设备的设计、制造和测试(接受/拒绝)都是为了满足一组非常具体的要求:

  • 我们可以将上述一组目标要求称为 PRIMARY 或 MUST,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优于“标准”或基线设备。
  • 然后,还有第二组要求,SECONDARY 或 NICE TO HAVE,这是不容忽视的,否则我们的设备可能在这些其他参数中的“标准”设备之下。大多数情况下,次要要求与主要要求不一致,这意味着在主要参数之一上变得更好会使次要参数变得更糟。在其他情况下,次要要求的改进成本很高,并且对于我们的目标市场或应用程序来说并不是真正需要的。

发生上述情况仅仅是因为创建最适合所有(许多)预期应用的有源设备是不可行的。

例如,对于 BJT 设计,对于给定的制造技术,“高压开关”(更高的雪崩集电极-基极击穿)将需要更高的扩散掺杂区域,这反过来会使输入和输出寄生电容更高,并且因此,最终的 BJT 将比我们决定不改进 BVcb 时要慢。在这个简单的例子中,“更高的 BVcb”和“最快的开关时间”不能同时得到改善。因此,在设计一个非常线性的设备时,我会牺牲更高的 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“为开关应用而设计”或“通用线性放大器”等形容词“标记”或为设备添加字幕:

  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几乎没有用处或与最佳线性放大器行为背道而驰:寄生内部二极管 / SCR 的耐用性,非常高的峰值电流, ESD保护、存储和延迟时间优化、高BVcb、热稳定性...
  2. 如今,构建分立电源/开关设备是很常见的,因为许多内部设备并联连接。这种技术自然地改善了许多上述参数,这些参数使“良好的开关设备”成为现实,然而,从字面上看,它也会使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并非真正需要的参数来表征设备,更糟糕的是,在测试阶段拒绝不满足指定参数的制造设备。这将降低制造过程的产量并推高价格。

最后一项,对非真正需要的参数进行表征和测试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 既不保证也不说明存储和延迟时间的预期值。另一方面,开关 BJT 在大多数情况下将完全表征开关时间、波形和相关参数,但不会详细介绍,也不会描述 hie/hfe/hoe 曲线的可变性。