Quelle est la différence entre les transistors à jonction bipolaire à petit signal (BJT) commercialisés en tant que commutateurs par rapport aux amplificateurs?

Par exemple, le MMBT3904 et MMBT3906 BJT sont répertoriés comme NPN / PNP de commutation Transistors , et les fiches mentionner les temps de commutation, tandis que le BC846 et BC856 BJT sont répertoriés comme des transistors à usage général NPN / PNP (et la vitesse de commutation devraient être déduites en regardant la fréquence de transition f _t ?)

Outre l'évidence (f _t plus élevé pour les transistors de commutation): y a-t-il une différence dans leur conception et leur fabrication? Un type peut-il généralement être utilisé dans l'autre application, mais pas l'inverse?

Qu'en est-il des choses comme la capacité du miller, la linéarité et le bruit?

Y a-t-il certaines astuces dans la géométrie du silicium ou la concentration de dopants?

Connexes, pour les FET: Quelle est la différence entre les transistors à effet de champ (FET) commercialisés en tant que commutateurs par rapport aux amplificateurs?

D'après ce dont je me souviens en lisant le livre de données sur les transistors de Motorola il y a quelques mois, les transistors de commutation, comme vous l'avez dit, ont un ft plus rapide et à cause de cela, ils ont une région linéaire plus petite. Les petits transistors de signal ont un ft plus lent, mais une plus grande région linéaire. J'ai récemment pris une classe VLSI qui ne se concentrait malheureusement que sur les MOSFET. À partir de cela, je ne peux que supposer que la longueur de la région N dans n PNP ou la longueur de la région p dans un NPN dans un transistor de commutation est plus petite, il est donc plus facile de rendre la région d'appauvrissement suffisamment grande pour rendre le transistor conducteur. Je suppose également que l'opposé est vrai pour les transistors à petit signal.

Une différence clé qui est la plupart du temps laissée de côté est que la plupart des appareils électroniques ACTIFS sont conçus, fabriqués et TESTÉS (acceptés / rejetés) pour répondre à un ensemble d'exigences très spécifiques:

• Nous pouvons appeler l'ensemble des exigences cibles ci-dessus PRIMAIRE ou DOIT, ce qui signifie que nous devons vraiment atteindre de très bonnes performances à ces exigences afin de différencier notre appareil et de le rendre meilleur qu'un appareil "standard" ou de base.
• Ensuite, il y a un deuxième groupe d'exigences, SECONDAIRE ou NICE TO HAVE, qui ne peut pas être ignoré, ou notre appareil peut être sous l'appareil "standard" dans ces autres paramètres. Le plus souvent, l'exigence secondaire est en contradiction avec les exigences primaires, ce qui signifie que l'amélioration de l'un des paramètres primaires aggravera le paramètre secondaire. Dans d'autres occasions, les exigences secondaires sont tout simplement coûteuses à améliorer et pas vraiment nécessaires pour notre marché ou nos applications de targe.

Ce qui précède se produit simplement parce qu'il n'est pas possible de créer un appareil actif qui convient le mieux à toutes les (nombreuses) applications prévues.

Par exemple, et en se référant à la conception du BJT, pour une technologie de fabrication donnée, la "commutation haute tension" (panne plus élevée de la base du collecteur d'avalanche) aura besoin d'une zone de dopants de diffusion plus élevée, ce qui à son tour augmentera les capacités parasites d'entrée et de sortie, et ainsi le BJT résultant sera plus lent que si nous décidons de ne pas améliorer le BVcb. Dans cet exemple simple, les caractéristiques souhaitées "BVcb supérieur" et "temps de commutation les plus rapides" ne peuvent pas être améliorées simultanément. Par conséquent, lors de la conception d'un appareil très linéaire, je sacrifierai un BVcb plus élevé afin d'obtenir un Ft (bande passante à gain unitaire) plus élevé.

Pour revenir à la question initiale, il y a TROIS raisons principales qui expliquent pourquoi les fabricants "étiquettent" ou sous-titrent parfois un appareil avec des adjectifs tels que "conçu pour les applications de commutation" ou "amplificateur linéaire à usage général":

1. Certains des paramètres cibles que vous devez optimiser pour obtenir le "meilleur" appareil de commutation dans une technologie de fabrication donnée sont peu utiles ou contre le meilleur comportement de l'amplificateur linéaire: robustesse des diodes / SCR internes parasites, courant de crête très élevé, Protection ESD, optimisation du stockage et du temps de retard, BVcb élevé, stabilité thermique ...
2. De nos jours, il est courant de construire des dispositifs d'alimentation / commutation discrets autant de dispositifs internes connectés en parallèle. Cette technique améliore naturellement bon nombre des paramètres ci-dessus qui font un "bon dispositif de commutation", cependant, rendra également le dispositif beaucoup moins linéaire, littéralement.
3. Prix! L'amélioration d'un paramètre qui n'est pas nécessaire pour l'application cible fera sûrement augmenter les coûts! Pourquoi? Parce que le fabricant devra désormais caractériser l'appareil également pour les paramètres qui ne sont pas vraiment nécessaires et, pire encore, REJETER les appareils fabriqués qui ne satisfont pas au paramètre nommé pendant la phase de test. Cela réduira le rendement du processus de fabrication et fera grimper les prix.

Le dernier élément, caractérisant et testant un paramètre pas vraiment nécessaire, est facile à repérer sur de nombreuses fiches techniques. Vous remarquerez que de nombreux BJT à usage général (amplificateur linéaire) ne garantissent ni n'indiquent même les valeurs attendues pour les temps de stockage et de retard. D'un autre côté, la commutation des BJT caractérisera la plupart du temps les temps de commutation, les formes d'onde et les paramètres associés, mais ne rentrera pas dans les détails ni ne représentera la variabilité des courbes hie / hfe / hoe.