スイッチ対アンプとして販売されている小信号バイポーラ接合トランジスタ(BJT)の違いは何ですか?


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たとえば、MMBT3904およびMMBT3906 BJTはNPN / PNPスイッチングトランジスタとしてリストされ、データシートはスイッチング時間について述べていますが、BC846およびBC856 BJTはNPN / PNP汎用トランジスタとしてリストされています(スイッチング速度は推定する必要があります)遷移周波数f tを見ることで?)

明らかな(スイッチングトランジスタのf tが高い)以外に、これらの設計と製造方法に違いはありますか?1つのタイプを他のアプリケーションで一般的に使用できますか?

ミラー容量、直線性、ノイズなどについてはどうですか?

シリコン上のジオメトリ、またはドーパントの濃度に特定のトリックはありますか?

関連、FETの場合:スイッチとアンプのどちらとして販売されている電界効果トランジスタ(FET)の違いは何ですか?


興味深いことに、NXPはMMBT3904をスイッチングトランジスタと呼んでいますが、フェアチャイルドは「汎用アンプ」と呼んでおり、両方の役割に適しています。fairchildsemi.com/products/discretes/bipolar-transistors/...
ピーター・グリーン

回答:


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数か月前にMotorolaのトランジスタデータブックを読んだときのことを思い出してください。スイッチングトランジスタは、先ほど述べたようにftが速いため、線形領域が狭くなります。小信号トランジスタの方がftは遅くなりますが、線形領域は大きくなります。私は最近、残念ながらMOSFETのみに焦点を当てたVLSIクラスを受講しました。このことから、スイッチングトランジスタのn PNPのN領域の長さ、またはNPNのp領域の長さは短いため、空乏領域をトランジスタが導通するのに十分な大きさにすることは簡単です。小信号トランジスタについても逆のことが当てはまると思います。


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ほとんどの場合残される主な違いは、ほとんどのアクティブな電子機器は、非常に具体的な一連の要件を満たすために設計、製造、およびテスト(承認/却下)されることです。

  • 上記のターゲット要件のセットをPRIMARYまたはMUSTと呼ぶことができます。つまり、デバイスを差別化し、「標準」またはベースラインデバイスよりも優れたものにするために、これらの要件で非常に優れたパフォーマンスを達成する必要があります。
  • 次に、2番目の要件グループであるSECONDARYまたはNICE TO HAVEがありますが、これらは見過ごすことはできません。そうでない場合、当社のデバイスは、これらの他のパラメーターで「標準」デバイスの下にある可能性があります。ほとんどの場合、二次要件は一次要件と矛盾しています。つまり、一次パラメーターの1つを改善すると、二次パラメーターが悪化します。他の場合では、二次的な要件は単に改善するのに費用がかかり、ターゲット市場やアプリケーションには実際には必要ありません。

上記は、すべての(多くの)目的のアプリケーションに最適なアクティブデバイスを作成することが現実的でないために発生します。

たとえば、BJT設計を参照すると、特定の製造技術では、「高電圧スイッチング」(アバランシェコレクターベースのブレークダウンが高い)には、より高い拡散ドーパント領域が必要になり、入力と出力の寄生容量が大きくなります。したがって、結果のBJTは、BVcbを改善しないと決定した場合よりも遅くなります。この単純な例では、「より高いBVcb」と「最速のスイッチング時間」という望ましい特性を同時に改善することはできません。その結果、非常に線形なデバイスを設計するとき、より高いFt(ユニティゲイン帯域幅)を得るために、より高いBVcbを犠牲にします。

元の質問に戻ると、製造業者が「スイッチングアプリケーション用に設計された」または「汎用リニアアンプ」などの形容詞でデバイスに時々「ラベルを付ける」または字幕を付ける理由を説明する3つの主な理由があります。

  1. 特定の製造技術で「最良の」スイッチングデバイスを実現するために最適化する必要があるターゲットパラメータの一部は、ほとんど役に立たないか、最良の線形増幅器の動作に反します。寄生内部ダイオード/ SCRの耐久性、非常に高いピーク電流、 ESD保護、保管および遅延時間の最適化、高いBVcb、熱安定性...
  2. 今日では、並列に接続された多くの内部デバイスと同様に、個別の電源/スイッチングデバイスを構築することが一般的です。この手法は当然、上記のパラメータの多くを改善し、「良好なスイッチングデバイス」を実現しますが、文字通り、デバイスの線形性が大幅に低下します。
  3. 価格!ターゲットアプリケーションに必要のないパラメータを改善すると、確実にコストが上昇します!どうして?製造業者は今や、必要のないパラメータについてもデバイスを特性評価する必要があり、さらに悪いことに、テスト段階で指定されたパラメータを満たさない製造されたデバイスを拒否します。これにより、製造プロセスの歩留まりが低下し、価格が上昇します。

最後に必要とされないパラメーターの特性評価とテストは、多くのデータシートで簡単に見つけることができます。多くの汎用(線形増幅器)BJTは、ストレージと遅延時間の期待値を保証せず、さらには述べていないことに気づくでしょう。一方、BJTを切り替えると、ほとんどの場合、切り替え時間、波形、および関連パラメータが完全に特徴付けられますが、詳細に触れたり、hie / hfe / hoe曲線の変動性を示したりすることはありません。

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