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。
NPN与PNP:为什么PNP晶体管很重要
根据我的经验,NPN晶体管比PNP花费更多时间。想到这一点的几个原因:
NPN晶体管的电压和电流特性(至少在我看来)更加直观。
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。
电荷载体:电子与空穴
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。
NPN与PNP IC制造
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晶体管的实现
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。
电流从发射极流向基极; 发射极必须在基极上方约0.6V,以便正向偏置基极 - 发射极结。
电流流出集电极,集电极电压低于发射极电压。
使用NPN直观且简单的共发射极配置对PNP来说有点奇怪,因为“公共”发射器不是连接到地而是连接到正电源轨。
晶体管NTJD4001NT1G www.dzsc.com/ic-detail/9_1227.html详细规格
FET型:2 个 N 沟道(双)
Id时的Vgs333th444111最大222:1.5V @ 100?A封装__外壳:6-TSSOP,SC-88,SOT-363类别:FET - 阵列FET特点:标准
闸电荷333Qg4440a0Vgs:1.3nC @ 5V
供应商设备封装:SOT-363
描述:MOSFET 2N-CH 30V 250MA SOT-363
漏极至源极电压333Vdss444:30V
输入电容333Ciss4440a0Vds:33pF @ 5V
包装:Digi-Reel?
电流_连续漏极333Id4440a025000C:250mA
功率_最大:272mW
制造商:ON Semiconductor
250mA开态Rds111最大2220a0IdwwwwVgs0a025000C:1.5 欧姆 @ 10mA,4V安装类型:表面贴装技术: Si安装风格: SMD/SMT
封装 / 箱体: SC-88-6
通道数量: 2 Channel
晶体管极性: N-Channel
Vds-漏源极击穿电压: 30 V
Id-连续漏极电流: 250 mA
Rds On-漏源导通电阻: 1.5 Ohms
Vgs th-栅源极阈值电压: 800 mV
Vgs - 栅极-源极电压: 4 V
Qg-栅极电荷: 0.9 nC
最小工作温度: - 55 C
最大工作温度: + 150 C
Pd-功率耗散: 272 mW
配置: Dual
通道模式: Enhancement
封装: Cut Tape
封装: MouseReel
封装: Reel
高度: 0.9 mm
长度: 2 mm
产品: MOSFET Small Signal
系列: NTJD4001N
晶体管类型: 2 N-Channel
宽度: 1.25 mm
商标: ON Semiconductor
正向跨导 - 最小值: 80 mS
下降时间: 82 ns
产品类型: MOSFET
上升时间: 23 ns
工厂包装数量: 3000
子类别: MOSFETs
典型关闭延迟时间: 94 ns
典型接通延迟时间: 17 ns
单位重量: 290 mg
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