Qual è la differenza tra i transistor a piccolo segnale bipolare (BJT) commercializzati come interruttori rispetto ad amplificatori?

Ad esempio, i BJT MMBT3904 e MMBT3906 sono elencati come transistor di commutazione NPN / PNP e i fogli dati menzionano i tempi di commutazione, mentre i BJT BC846 e BC856 sono elencati come transistor per uso generale NPN / PNP (e la velocità di commutazione dovrebbe essere dedotta guardando la frequenza di transizione f _t ?)

Oltre all'ovvio (maggiore f _t per i transistor di commutazione): c'è una differenza nel modo in cui questi sono progettati e prodotti? Un tipo può essere generalmente utilizzato nell'altra applicazione, ma non viceversa?

Che dire di cose come la capacità del mugnaio, la linearità e il rumore?

Ci sono alcuni trucchi nella geometria sul silicio o concentrazione di droganti?

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Da quello che ricordo di aver letto nel libro dei transistor Motorola alcuni mesi fa, i transistor di commutazione, come hai detto, hanno un piede più veloce e per questo hanno una regione lineare più piccola. I transistor di segnale piccoli hanno un piede più lento, ma una regione lineare più ampia. Recentemente ho preso una classe VLSI che purtroppo si è concentrata solo sui MOSFET. Da ciò, posso solo supporre che la lunghezza della regione N in n PNP o la lunghezza della regione p in un NPN in un transistor di commutazione sia più piccola, quindi è più facile rendere la regione di svuotamento abbastanza grande da far condurre il transistor. Suppongo anche che sia vero il contrario per i piccoli transistor di segnale.

Una differenza fondamentale che è la maggior parte delle volte lasciata da parte è che la maggior parte dei dispositivi elettronici ATTIVI sono progettati, fabbricati e TESTATI (accettati / rifiutati) per soddisfare una serie molto specifica di requisiti:

• Possiamo chiamare PRIMARY o MUST il set di requisiti target sopra indicato, il che significa che dobbiamo davvero ottenere ottime prestazioni a questi requisiti al fine di differenziare il nostro dispositivo e renderlo migliore di un dispositivo "standard" o di base.
• Quindi, esiste un secondo gruppo di requisiti, SECONDARY o NICE TO HAVE, che non possono essere trascurati, oppure il nostro dispositivo potrebbe trovarsi sotto il dispositivo "standard" in questi altri parametri. Molto spesso, i requisiti secondari sono in contrasto con quelli primari, il che significa che migliorare uno dei parametri primari peggiorerà il parametro secondario. In altre occasioni, i requisiti secondari sono semplicemente costosi da migliorare e non realmente necessari per il nostro ampio mercato o le nostre applicazioni.

Quanto sopra accade semplicemente perché non è possibile creare un dispositivo attivo più adatto a tutte (molte) le applicazioni previste.

Ad esempio, e facendo riferimento al progetto BJT, per una data tecnologia di produzione, la "commutazione ad alta tensione" (maggiore rottura della base del collettore valanghe) avrà bisogno di un'area di droghe a diffusione più elevata, che a sua volta aumenterà le capacità parassite in ingresso e in uscita, e quindi il BJT risultante sarà più lento che se decidessimo di non migliorare il BVcb. In questo semplice esempio, le caratteristiche desiderate "BVcb superiore" e "tempi di commutazione più rapidi" non possono essere migliorate contemporaneamente. Di conseguenza, nel progettare un dispositivo molto lineare sacrificherò BVcb più alto per ottenere un Ft più alto (unità con guadagno in banda con).

Tornando alla domanda originale, ci sono TRE ragioni principali che spiegano perché i produttori a volte "etichettano" o sottotitolano un dispositivo con aggettivi come "progettato per applicazioni di commutazione" o "amplificatore lineare per uso generale":

1. Alcuni dei parametri target che devi ottimizzare per ottenere il "migliore" dispositivo di commutazione in una data tecnologia di produzione sono di scarsa utilità o lavorano contro il miglior comportamento lineare dell'amplificatore: robustezza dei diodi / SCR interni parassiti, corrente di picco molto elevata, Protezione ESD, ottimizzazione dei tempi di conservazione e ritardo, elevata BVcb, stabilità termica ...
2. Al giorno d'oggi, è comune costruire dispositivi discreti di alimentazione / commutazione come molti dispositivi interni collegati in parallelo. Questa tecnica migliora naturalmente molti dei parametri di cui sopra che rendono un "buon dispositivo di commutazione", tuttavia renderà il dispositivo molto meno lineare, letteralmente.
3. Prezzo! Migliorare un parametro che non è necessario per l'applicazione target aumenterà sicuramente i costi! Perché? Poiché il produttore dovrà ora caratterizzare il dispositivo anche per i parametri non realmente necessari e, peggio ancora, RIFIUTARE i dispositivi fabbricati che non soddisfano il parametro indicato durante la fase di test. Ciò ridurrà il rendimento del processo di produzione e aumenterà i prezzi.

L'ultimo elemento, che caratterizza e verifica un parametro non realmente necessario, è facile da individuare su molti fogli di dati. Noterete che molti BJT di uso generale (amplificatore lineare) non garantiscono né dichiarano i valori previsti per i tempi di conservazione e di ritardo. D'altra parte, la commutazione di BJT caratterizzerà il più delle volte i tempi di commutazione, le forme d'onda e i parametri correlati, ma non entrerà in molti dettagli né descrive la variabilità delle curve hie / hfe / hoe.