Was ist der Unterschied zwischen Kleinsignal-Bipolartransistoren (BJTs), die als Schalter vermarktet werden, und Verstärkern?

Soweit ich mich erinnere, als ich vor einigen Monaten das Motorola-Transistordatenbuch durchgelesen habe, haben Schalttransistoren, wie Sie sagten, einen schnelleren ft und aus diesem Grund einen kleineren linearen Bereich. Kleinsignaltransistoren haben einen langsameren ft, aber einen größeren linearen Bereich. Ich habe kürzlich einen VLSI-Kurs belegt, der sich leider nur auf MOSFETs konzentriert hat. Daraus kann ich nur annehmen, dass die Länge des N-Bereichs in n PNP oder die Länge des p-Bereichs in einem NPN in einem Schalttransistor kleiner ist, sodass es einfacher ist, den Verarmungsbereich groß genug zu machen, um den Transistor leitend zu machen. Ich würde auch davon ausgehen, dass für Kleinsignaltransistoren das Gegenteil gilt.

Ein wesentlicher Unterschied, der meistens außer Acht gelassen wird, besteht darin, dass die meisten ACTIVE-Elektronikgeräte entwickelt, hergestellt und GETESTET (akzeptiert / abgelehnt) werden, um einen sehr spezifischen Satz von Anforderungen zu erfüllen:

• Wir können die oben genannten Zielanforderungen als PRIMÄR oder MUSS bezeichnen, was bedeutet, dass wir bei diesen Anforderungen wirklich eine sehr gute Leistung erzielen müssen, um unser Gerät zu differenzieren und es besser als ein „Standard“- oder Basisgerät zu machen.
• Dann gibt es eine zweite Gruppe von Anforderungen, SECONDARY oder NICE TO HAVE, die nicht übersehen werden können, oder unser Gerät kann in diesen anderen Parametern unter dem "Standard"-Gerät liegen. Meistens stehen die sekundären Anforderungen im Widerspruch zu den primären, was bedeutet, dass eine Verbesserung bei einem der primären Parameter den sekundären Parameter verschlechtert. In anderen Fällen sind die sekundären Anforderungen einfach teuer zu verbessern und werden für unseren Zielmarkt oder unsere Anwendungen nicht wirklich benötigt.

Das Obige geschieht einfach deshalb, weil es nicht machbar ist, ein aktives Gerät zu schaffen, das für alle (vielen) beabsichtigten Anwendungen am besten geeignet ist.

Beispielsweise und unter Bezugnahme auf das BJT-Design erfordert für eine bestimmte Herstellungstechnologie das "Hochspannungsschalten" (höherer Avalanche-Kollektor-Basis-Durchbruch) eine größere Diffusionsdotierungsfläche, was wiederum die parasitären Eingangs- und Ausgangskapazitäten erhöht, und daher wird der resultierende BJT langsamer sein, als wenn wir uns entscheiden, den BVcb nicht zu verbessern. In diesem einfachen Beispiel können die gewünschten Eigenschaften „höhere BVcb“ und „schnellste Schaltzeiten“ nicht gleichzeitig verbessert werden. Infolgedessen werde ich beim Entwerfen eines sehr linearen Geräts einen höheren BVcb opfern, um eine höhere Ft (Unity Gain Bandwith) zu erhalten.

Um auf die ursprüngliche Frage zurückzukommen, es gibt DREI Hauptgründe, die erklären, warum Hersteller ein Gerät manchmal mit Adjektiven wie „für Schaltanwendungen entwickelt“ oder „Allzweck-Linearverstärker“ „etikettieren“ oder untertiteln:

1. Einige der Zielparameter, die Sie optimieren müssen, um das "beste" Schaltgerät unter einer bestimmten Fertigungstechnologie zu erhalten, sind von geringem Nutzen oder wirken dem besten linearen Verstärkerverhalten entgegen: Robustheit parasitärer interner Dioden/SCRs, sehr hoher Spitzenstrom, ESD-Schutz, Lager- und Laufzeitoptimierung, hoher BVcb, thermische Stabilität...
2. Heutzutage ist es üblich, diskrete Leistungs-/Schaltgeräte als viele intern parallel geschaltete Geräte zu bauen. Diese Technik verbessert natürlich viele der obigen Parameter, die ein "gutes Schaltgerät" ausmachen, macht das Gerät jedoch buchstäblich auch viel weniger linear.
3. Preis! Die Verbesserung eines Parameters, der für die Zielanwendung nicht benötigt wird, wird sicherlich die Kosten in die Höhe treiben! Warum? Denn der Hersteller muss nun das Gerät auch für die nicht wirklich benötigten Parameter charakterisieren und, schlimmer noch, die hergestellten Geräte, die den genannten Parameter nicht erfüllen, während der Testphase AUSSCHREIBEN. Dies wird die Ausbeute des Herstellungsprozesses verringern und die Preise in die Höhe treiben.

Der letzte Punkt, die Charakterisierung und Prüfung eines nicht wirklich benötigten Parameters, ist auf vielen Datenblättern leicht zu erkennen. Sie werden feststellen, dass viele Mehrzweck-BJTs (Linealverstärker) die erwarteten Werte für Speicher- und Verzögerungszeiten weder garantieren noch angeben. Auf der anderen Seite werden Schalt-BJTs Schaltzeiten, Wellenformen und verwandte Parameter meistens vollständig charakterisieren, aber nicht sehr ins Detail gehen oder die Variabilität von Hie/Hfe/Hoe-Kurven darstellen.