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PNP晶体管:特性和应用龙8中国唯一官方网站

作者:小编    发布时间:2024-05-05 22:20:37    浏览量:

  您可能很清楚,现代电气工程,实际上是整个现代世界,与称为晶体管的设备密不可分。这些组件既可用作开/关开关,也可用作放大器。虽然场效应晶体管目前在电子领域占主导地位,但原始晶体管是双极晶体管,很快就会有第一个双极结型晶体管或BJT。

  BJT有两种基本形式:NPN和PNP。这些字母指的是正掺杂半导体层和负掺杂半导体层的排列,如下图所示:

  请注意,彩色PNP和NPN图是简化的,不能反映集成电路BJT的实际物理配置。

  当需要开关或驱动电路时,NPN为数字输出信号(例如微控制器产生的控制信号)提供了更直接的接口。

  NPN实际上在重要方面优于PNP。这导致了NPN的特别主导地位,因为BJT必须与MOSFET竞争,BJT团队在向比赛发送NPN时更容易获胜。笔者这个2009年加州大学伯克利分校的文件,胡正明,走得更远,他说的,因为这种情况,即较高的NPN性能和MOSFET的-BJT的普遍倾向于认为是“几乎完全是NPN型的。”

  因此,我们不能否认PNP不太常见,并且通常不太理想 - 但这并不意味着我们应该忽略它们。本文的其余部分将讨论PNP特性和应用程序。

  如上所示,PNP晶体管的发射极和集电极通过p型掺杂形成。这意味着PNP中的大多数电荷载流子都是空穴。

  这个事实似乎与实际工程无关,因为只要电路工作,我们真的不关心使用什么类型的电荷载体。但事实证明,我们不能简单地忽略空洞与电子问题,因为空洞比电子“慢”。更具体地,它们具有较低的移动性。

  如下图所示,电子迁移率总是高于空穴迁移率,尽管掺杂浓度确实会影响两者之间的差异。(请注意,此图专门针对硅片。)

  您可能已经猜到,较高的电子迁移率使NPN晶体管比PNP具有速度优势。上面引用的加州大学伯克利分校的文件表明,更高的迁移率也会导致更高的跨导,更高的跨导意味着更高的小信号增益。不过我对此并不确定。据我所知,移动性仅对MOSFET跨导有显着影响,而不是BJT跨导。如果我错了,请随时在评论部分告诉我。

  PNP不如NPN受欢迎的另一个原因是,它与许多电气工程师永远不必担心的事情有关:制造集成电路的实际过程。我已经看到各种迹象表明NPN比PNP更容易和/或更便宜,但很难找到有关该主题的详细(和权威)信息。

  我确实找到了一个可靠的解释,它与BiCMOS技术有关。我的旧Sedra和Smith教科书(Microelectronic Circuits)表示,“大多数BiCMOS工艺”无法生产优化的PNP晶体管。与BiCMOS合作的IC设计人员显然不得不接受非优化设备 - 或者“彻头彻尾的平庸”将是描述它们的更好方式。该书表明β约为10,高频表现不尽如人意; 相比之下,BiCMOS NPN器件的β值为50到100,可以使用频率高达千兆赫兹的范围。

  PNP的基本操作与NPN的基本操作相同,但极性反转的方式有时会导致电路配置笨拙。

  我的目标不是列出所有可以使用PNP晶体管的电路。实际上,这是不可能的,因为PNP可以以无数种方式使用,尽管在许多情况下NPN可能更可取。相反,我将重点介绍一些我已经注意到的电路或应用,以寻找PNP晶体管的常用位置。


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