Ham Radio Handbooks
Trenutni nivo razvoja REA i njegove elementarne baze trenutno omogućava stvaranje potpuno solid-state VHF FM i televizijskih predajnika izlazne snage do 5 kW. Putevi za pojačanje zasnovani na širokopojasnim tranzistorskim pojačavačima imaju niz prednosti u odnosu na cijevna. Predajnici u čvrstom stanju su pouzdaniji, električni sigurniji, jednostavni za upotrebu i lakši za proizvodnju.
Kod blok-modularnog dizajna predajnika, kvar jednog od blokova završnog pojačala ne dovodi do prekida emitiranja, jer će se prijenos nastaviti do zamjene bloka, samo sa smanjenom snagom. Osim toga, širokopojasni put tranzistorskog pojačala ne zahtijeva dodatno podešavanje na određeni kanal unutar radnog frekvencijskog opsega.
Općenito je prihvaćeno da pouzdanost predajnika ovisi prvenstveno o pouzdanosti aktivnih komponenti koje se koriste. Zahvaljujući upotrebi modernih linearnih mikrotalasnih tranzistora velike snage, karakteristike dizajna i čija proizvodna tehnologija omogućava značajno povećanje njihovog vremena između kvarova, pitanje povećanja pouzdanosti solid-state predajnika dobilo je fundamentalno rješenje.
Rastući zahtevi za tehničko-ekonomskim pokazateljima VHF FM i televizijskih predajnika velike snage, kao i dostignuti nivo domaće tehnologije u oblasti stvaranja silicijuma velike snage bipolarni tranzistori potaknuo je razvoj nove klase uređaja - moćnih linearnih mikrovalnih tranzistora. Istraživački institut za elektronsku tehnologiju (Voronjež) ih je razvio i proizvodi širok raspon za upotrebu u metarskom i decimetarskom opsegu talasnih dužina.
Tranzistori su posebno dizajnirani za upotrebu u predajnicima velike snage za televizijsko i radio emitovanje, repetitorima, posebno u televizijskim repetitorima sa zajedničkim pojačavanjem zvučnih i slikovnih signala, kao i u višekanalnim pojačivačima signala baznih stanica ćelijski sistem komunikacije. Ovi tranzistori ispunjavaju izuzetno stroge zahtjeve za linearnost prijenosne karakteristike, imaju marginu za disipaciju snage i, kao rezultat, povećanu pouzdanost.
Strukturno, takvi tranzistori se izrađuju u metal-keramičkim kućištima. Njih izgled prikazano na sl. 1 (prikazani su slučajevi svih tranzistora navedenih u članku; oni koji nedostaju se mogu vidjeti u članku). Visoka linearna i frekvencijska svojstva tranzistorskih struktura ostvaruju se primjenom precizne izoplanarne tehnologije. Difuzijski slojevi imaju submikronsku projektovanu stopu. Širina emiterskih elemenata topologije je oko 1,5 μm sa izuzetno razvijenim perimetrom.
Kako bi se eliminisali kvarovi uzrokovani sekundarnim električnim i termičkim slomom, struktura tranzistora je formirana na silikonskom čipu sa dvoslojnim epitaksijalnim kolektorom i otpornicima za stabilizaciju emitera. Tranzistori takođe duguju dugoročnu pouzdanost upotrebi višeslojne metalizacije na bazi zlata.
Linearni tranzistori sa rasipanjem snage većim od 50 W (sa izuzetkom KT9116A, KT9116B, KT9133A), po pravilu, imaju strukturno ugrađeni LC ulazni sklop za usklađivanje, napravljen u obliku mikrosklopa zasnovanog na ugrađenom u MIS kondenzatoru i sistemu žičanih vodova. Interni sklopovi za usklađivanje omogućavaju proširenje radnog frekvencijskog opsega, pojednostavljuju usklađivanje ulaza i izlaza, a također povećavaju pojačanje snage Cp u frekvencijskom opsegu.
Istovremeno, ovi tranzistori su "uravnoteženi", što znači da se na jednoj prirubnici nalaze dvije identične strukture tranzistora, spojene zajedničkim emiterom. Ovakvo konstruktivno i tehničko rješenje omogućava smanjenje induktivnosti izlaza zajedničke elektrode, a također doprinosi proširenju frekvencijskog pojasa i pojednostavljenju usklađivanja.
Kod push-pull uključenja balansiranih tranzistora, potencijal njihove sredine je teoretski jednak nuli, što odgovara vještačkom "zemljenju". Takvo uključivanje zapravo obezbeđuje približno četiri puta povećanje izlazne kompleksne impedanse u poređenju sa jednocikličnom pri istom nivou izlaznog signala i efektivno potiskivanje čak i harmonijskih komponenti u spektru korisnog signala.
Poznato je da kvalitet televizijskog emitovanja prvenstveno zavisi od toga koliko je linearna karakteristika prenosa elektronske putanje. Pitanje linearnosti posebno je akutno pri projektovanju čvorova za zajedničko pojačanje slikovnih i zvučnih signala zbog pojave kombinovanih komponenti u frekvencijskom spektru. Stoga je usvojena trotonska metoda za procjenu linearnosti prijenosne karakteristike koju su predložili strani stručnjaci. domaći tranzistori prema stepenu potiskivanja kombinacione komponente trećeg reda.
Metoda se zasniva na analizi realnog televizijskog signala sa odnosom signala frekvencije nosioca slike od -8 dB. -16 dB frekvencija bočnog pojasa i -7 dB frekvencija nosača zvuka u odnosu na izlaznu snagu na vrhu omotača. Tranzistori za zajedničko pojačanje, ovisno o frekvenciji i rasponu snage, trebaju osigurati vrijednost koeficijenta kombinacijskih komponenti MOH-a, u pravilu, ne više od -53 ... -60 dB.
Razmatrana klasa mikrotalasnih tranzistora sa strogom regulacijom potiskivanja kombinacionih komponenti u inostranstvu je nazvana superlinearnim tranzistorima. Treba napomenuti da je takva visoki nivo linearnost se obično implementira samo u režimu klase A, gdje je moguće izvršiti maksimalnu modusnu linearizaciju prijenosne karakteristike.
U rasponu metara, kao što se može vidjeti iz tabele, nalazi se niz tranzistora, predstavljenih uređajima KT9116A, KT91166, KT9133A i KT9173A sa izlaznom vršnom snagom od Rvmx.peak, respektivno, 5,15, 30 i 50 vati. U opsegu decimetarskih talasa, takvu seriju predstavljaju uređaji KT983A, KT983B, KT983V, KT9150A i POS sa RVV1H, PIK jednakim 0,5, 1,3,5, 8 i 25 W.
Superlinearni tranzistori se obično koriste u zajedničkim pojačavačima (u režimu klase A) televizijskih repetitora i modulima pojačala snage predajnika snage do 100 vati.
Međutim, izlazni stupnjevi moćnih predajnika zahtijevaju više tranzistori snage, pružajući potreban nivo gornje granice linearnog dinamičkog opsega pri radu u povoljnom energetskom režimu. Prihvatljivo harmonijsko izobličenje na visokom nivou signala može se postići primjenom podijeljenog pojačanja u načinu rada klase AB.
Na osnovu analize termofizičkih uslova rada tranzistora i karakteristika formiranja linearnosti jednotonskog signala, posebno je razvijena serija mikrotalasnih tranzistora za režim rada u klasi AB. Linearnost karakteristika ovih uređaja prema stranoj metodi ocjenjuje se nivoom kompresije (kompresije) pojačanja u smislu snage jednotonskog signala - omjera kompresije Kszh ili na drugi način - određuje se izlazna snaga na određenom normalizovanom Kszh.
Za upotrebu u rasponu metarskih valova u načinu rada klase AB, sada postoje tranzistori KT9151A sa izlaznom snagom od 200 W i tranzistori KT9174A - 300 W. Za decimetarski opseg razvijeni su tranzistori 2T9155A, KT9142A, 2T9155B, KT9152A, 2T9155V, KT9182A sa izlaznom snagom od 15 do 150 W.
Stručnjaci NEC-a su po prvi put demonstrirali mogućnost stvaranja modularnih solid-state odašiljača u decimetarskom opsegu sa zajedničkim pojačanjem signala slike i zvuka snage 100 W. Kasnije su slični predajnici stvoreni na domaćim mikrotalasnim tranzistorima velike snage 12, 9]. Konkretno, opisuje originalno istraživanje o proširenju upotrebe moćnih tranzistora KT9151A i KT9152A pri kreiranju 100-vatnih modula za zajedničko pojačanje u modusu klase A. Pokazuje se da je u ovom režimu moguće potisnuti kombinacionu komponentu kada je njihova snaga nedovoljno iskorištena od strane 3...4 puta od nominalnog u režimu klase AB.
Specijalisti Novosibirskog državnog tehničkog univerziteta sproveli su istraživanje o upotrebi domaćih mikrotalasnih tranzistora velike snage u modulima televizijskih pojačala snage sa odvojenim pojačanjem.
Na sl. 2 predstavljeno strukturna šema Pojačalo snage signala slike za televizijske kanale 1 - 5 sa izlaznom vršnom snagom od 250 vati. Pojačalo je napravljeno prema šemi odvojenog pojačanja slikovnih i zvučnih signala. Za kanale 6 - 12, pojačalo se izvodi na sličan način s dodatkom srednjeg stupnja na tranzistoru KT9116A koji radi u načinu rada klase A kako bi se postiglo potrebno pojačanje.
U izlaznom stupnju tranzistori KT9151A rade u klasi AB. Sastavlja se prema balansiranoj-push-pull shemi. Ovo omogućava da se dobije nazivna izlazna snaga sa prilično jednostavnim sklopovima za usklađivanje u potpunom odsustvu "feeder echo" i nivoom čak i harmonijskih komponenti ne većim od -35 dB. Nelinearnost amplitudske karakteristike pojačala se postavlja na mali signal odabirom pomaka radne tačke u svakom stepenu, kao i korekcijom nelinearnosti u video modulatoru pobuđivača.
Blok dijagram pojačivača snage za televizijske kanale 21 - 60 prikazan je na sl. 3. Izlazni stepen pojačala je takođe napravljen prema balansiranoj push-pull šemi.
Da bi se osiguralo širokopojasno usklađivanje i prijelaz sa asimetričnog na simetrično opterećenje u izlaznim stupnjevima pojačala kanala 6 - 12, 21 - 60, kao korektivno kolo koristi se dvo-link niskopropusni filtar. Induktivnost prve karike uparnog kola je implementirana u obliku preseka trakastih mikrolinija na elementima opšte topologije štampana ploča. Zavojnice druge veze su izlazi baze tranzistora.
Struktura ovih pojačala odgovara Sl. 2 i 3. Razdvajanje snage na ulazu pojačala stepena i njeno dodavanje na njihovom izlazu, kao i usklađivanje ulaza i izlaza sa standardnim opterećenjem, izvršeno je pomoću usmjerenih sprežnika od 3dB. Konstruktivno, svaka spojnica je napravljena u obliku bifilarnih namotaja (četvrtvalnih linija) na okviru postavljenom u zaštitno kućište.
Dakle, moderni domaći linearni mikrovalni tranzistori omogućuju stvaranje moćnih - do 250 W - modula televizijskih pojačala. Koristeći baterije ovakvih modula, moguće je povećati izlaznu snagu koja se daje na antensko-feeder putanju do 2 kW. Kao dio predajnika, razvijena pojačala ispunjavaju sve savremenih zahteva na električne performanse i pouzdanost.
Snažni linearni mikrotalasni tranzistori su nedavno počeli da se široko koriste iu konstrukciji pojačivača snage za bazne stanice ćelijskog komunikacionog sistema.
Po svom tehničkom nivou, moćni mikrotalasni linearni tranzistori koje je razvio NIIET mogu se koristiti kao elementarna baza za kreiranje moderne radiodifuzne, televizijske i druge nacionalne ekonomske i radio-amaterske opreme.
Materijal pripremljen
A. Procjenitelji, V. Procjenitelji, V. Kozhevnikov, S. Matveev Voronjež
LITERATURA
1. Hlraoka K., FuJIwara S., IkegamI T. itd. Svi poluprovodnički UHF predajnici velike snage.- NEC Pes. & Develop. 1985. do 79, str. 61-69.
2. Procjenitelji V., Kozhevnikov V., Kosoy A. Naučna potraga za ruskim inženjerima. Trend razvoja mikrotalasnih tranzistora velike snage - Radio, 1994, br. 6, str. 2.3.
3. Širokopojasni radio predajnici. Ed. Alekseeva O. A. - M.: Komunikacija, 1978, str. 304.
4. FuJIwurdS., IkegamI T., Maklagama I. itd. SS serija solid-state televizijski predajnik. -NEC Res. & Develop. 1989. br. 94, str. 78-89.
5. Assessorov V., Kozhevnikov V., Kosoy A. Trend razvoja mikrotalasnih tranzistora velike snage za upotrebu u radiodifuziji, televiziji i komunikacijama.
- Elektronska industrija. 1994. br. 4, str. 76-80.
6. Procjenitelji V., Kozhevnikov V. Kosoy A. Novi mikrovalni tranzistori. - Radio. 1996. br. 5, str. 57.58.
7. Mipler O. Superlinearni moćni tranzistori decimetarskog opsega za žičanu televiziju - TIIER, 1970. vol. 58. br. 7. sa. 138-147.
8. Kojlwara Y., Hlrakuwa K., Sasaki K. itd. UHF tranzistorsko pojačalo velike snage sa visokodielektričnim supstratom. - NEC Res- & Develop. 1977. br. 45, str. 50-57.
9. Grebennikov A., Nikiforov V., Ryzhikov A. Snažni moduli tranzistorskog pojačala za VHF FM i TV emitovanje.- Electrosvyaz. 1996, br.3, str. 28-31.
Mikrovalni tranzistori se koriste u mnogim područjima ljudska aktivnost: televizijski i radio predajnici, repetitori, civilni i vojni radari, ćelijske bazne stanice, avionika, itd.
AT poslednjih godina primetan je trend prelaska sa bipolarne tehnologije za proizvodnju mikrotalasnih tranzistora na VDMOS (vertikalna difuzna metal oksid poluprovodnici) i LDMOS (lateralno difuzni metal oksid poluprovodnici) tehnologije. Najnaprednija LDMOS tehnologija ima najbolja izvedba, kao što su linearnost, pojačanje, termički uslovi, otpornost na neusklađenost, visoka efikasnost, margina disipacije snage, pouzdanost. Philips tranzistori imaju izuzetnu ponovljivost od serije do serije i Philips je ponosan na to. Prilikom zamjene neispravnih tranzistora, ne morate brinuti o procesu ponovnog postavljanja opreme, jer su svi parametri tranzistora apsolutno identični. Ovim se ne može pohvaliti niko od konkurenata kompanije Philips.
Svi novi Philipsovi razvoji zasnovani su na novoj modernoj LDMOS tehnologiji.
Tranzistori za ćelijske bazne stanice
Pored tranzistora upakovanih u kutije, Philips proizvodi integrisane module.
| Tip | Pout, W | Tehnologija | Frekvencija | Područje primjene |
|---|---|---|---|---|
| BGY916 | 19 | BIPOLAR | 900 MHz | GSM |
| BGY916/5 | 19 | BIPOLAR | 900 MHz | GSM |
| BGY925 | 23 | BIPOLAR | 900 MHz | GSM |
| BGY925/5 | 23 | BIPOLAR | 900 MHz | GSM |
| BGY2016 | 19 | BIPOLAR | 1800-2000 MHz | GSM |
| BGF802-20 | 4 | LDMOS | 900-900 MHz | CDMA |
| BGF 844 | 20 | LDMOS | 800-900 MHz | GSM/EDGE (SAD) |
| BGF944 | 20 | LDMOS | 900-1000 MHz | GSM/EDGE (EVROPA) |
| BGF1801-10 | 10 | LDMOS | 1800-1900 MHz | GSM/EDGE (EVROPA) |
| BGF1901-10 | 10 | LDMOS | 1900-2000 MHz | GSM/EDGE (SAD) |
Prepoznatljive karakteristike integrisanih modula:
- LDMOS tehnologija (lemljenje direktno na hladnjak, linearnost, veće pojačanje), o niže izobličenje,
- manje zagrijavanja poluprovodnika zbog upotrebe bakrene prirubnice, o integrirana kompenzacija temperaturnog pomaka,
- 50 ohma ulazi/izlazi,
- linearno pojačanje,
- podrška za mnoge standarde (EDGE, CDMA).
BGF0810-90
- izlazna snaga: 40W,
- pojačanje: 16 dB,
- Efikasnost: 37%,
BLF1820-90
- izlazna snaga: 40W,
- pojačanje: 12 dB,
- Efikasnost: 32%,
- Slabljenje snage susjednog kanala ACPR: -60dB,
- EVM amplituda vektora greške: 2%.
Tranzistori za radiodifuzne stanice
U proteklih 25 godina, Philips je zadržao svoje vodstvo u ovoj oblasti. Korištenje najnovijih dostignuća u LDMOS tehnologiji (BLF1xx, BLF2xx, BLF3xx, BLF4xx, BLF5xx, serija) omogućava vam da stalno jačate svoju poziciju na tržištu. Primjer je ogroman uspjeh BLF861 tranzistora za TV predajnike. Za razliku od konkurentskih tranzistora, BLF861 se pokazao kao vrlo pouzdan i visoko stabilan element, zaštićen od kvara kada je antena isključena. Nijedan od konkurenata nije mogao da se približi karakteristikama BLF861 u smislu stabilnosti. Možemo navesti glavna područja primjene takvih tranzistora: predajnici za frekvencije od HF do 800 MHz, privatne radio stanice PMR (TETRA), VHF predajnici za civilne i vojne svrhe.
| Tip | F, GHz | Vcc,B | Tp, ms | Coeff. punjenje, % | Snaga, W | Efikasnost,% | Pojačanje, dB | |
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
| L-band | RZ1214B35Y | 1,2-1,4 | 50 | 150 | 5 | >35 | >30 | >7 |
| RZ1214B65Y | 1,2-1,4 | 50 | 150 | 5 | >70 | >35 | >7 | |
| RX1214B130Y | 1,2-1,4 | 50 | 150 | 5 | >130 | >35 | >7 | |
| RX1214B170W | 1,2-1,4 | 42 | 500 | 10 | >170 | >40 | >6 | |
| RX1214B300Y | 1,2-1,4 | 50 | 150 | 5 | >250 | >35 | >7 | |
| RX1214B350Y | 1,2-1,4 | 50 | 130 | 6 | >280 | >40 | >7 | |
| Račun 21435 | 1,2-1,4 | 36 | 100 | 10 | >35 | 45 | >13 | |
| BLL1214-250 | 1,2-1,4 | 36 | 100 | 10 | >250 | 45 | >13 | |
| S-band | BLS2731-10 | 2,7-3,1 | 40 | 100 | 10 | >10 | 45 | 9 |
| BLS2731-20 | 2,7-3,1 | 40 | 100 | 10 | >20 | 40 | 8 | |
| BLS2731-50 | 2,7-3,1 | 40 | 100 | 10 | >50 | 40 | 9 | |
| BLS2731-110 | 2,7-3,1 | 40 | 100 | 10 | >110 | 40 | 7,5 | |
| Gornji S-band | BLS3135-10 | 3,1-3,5 | 40 | 100 | 10 | >10 | 40 | 9 |
| BLS3135-20 | 3,1-3,5 | 40 | 100 | 10 | >20 | 40 | 8 | |
| BLS3135-50 | 3,1-3,5 | 40 | 100 | 10 | >50 | 40 | 8 | |
| BLS3135-65 | 3,1-3,5 | 40 | 100 | 10 | >65 | 40 | >7 |
| Tip | F,GHz | Vcc,B | Tp, ms | Coeff. punjenje, % | Snaga, W | Efikasnost,% | Pojačanje, dB | |
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
| BIPOLAR | MZ0912B50Y | 0,96-1,215 | 50 | 10 | 10 | >50 | >42 | >7 |
| MX0912B100Y | 0,96-1,215 | 50 | 10 | 10 | >100 | >42 | >7 | |
| MX0912B251Y | 0,96-1,215 | 50 | 10 | 10 | >235 | >42 | >7 | |
| MX0912B351Y | 0,96-1,215 | 42 | 10 | 10 | >325 | >40 | >7 | |
| LDMOS | Vds | |||||||
| BLA1011-200 | 1,03-1,09 | 36 | 50 | 1 | >200 | 50 | 15 | |
| BLA1011-10 | 1,03-1,09 | 36 | 50 | 1 | >10 | 40 | 16 | |
| BLA1011-2 | 1,03-1,09 | 36 | 50 | 1 | >2 | - | 18 |
Glavne karakteristike tranzistora BLF861A
- Push-pull tranzistor (push-pull pojačalo),
- izlazna snaga preko 150W,
- pojačanje preko 13 dB,
- Efikasnost preko 50%
- pokriva opseg od 470 do 860 MHz (opsezi IV i V),
- je industrijski standard u TV predajnicima današnjice.
Novi model tranzistora BLF647
- dizajniran na bazi BLF861A,
- veliko pojačanje od 16 dB na 600 MHz,
- izlazna snaga do 150 W,
- pokriva opseg od 1,5 do 800 MHz,
- pouzdan, otporan na neusklađenost,
- otporan na isključivanje antene,
- ima ugrađeni otpornik koji vam omogućava rad na frekvencijama HF i VHF,
- Push-pull tranzistor (push-pull pojačalo).
Tranzistor BLF872
- razvija se kao snažnija zamjena za BLF861A,
- početak proizvodnje 1. kvartal 2004.
- izlazna snaga do 250 W,
- najpouzdaniji tranzistor u smislu otpornosti na neusklađenost,
- održava linearnost,
- održava pouzdanost,
- trenutni pomak Idq manji od 10% za 20 godina,
- pojačanje više od 14 dB,
- pokriva opseg od 470 do 860 MHz.
Tranzistori za radare i avioniku
Novi Philips tranzistori za radare i avioniku također se proizvode korištenjem najsavremenije LDMOS tehnologije. Kristali napravljeni pomoću LDMOS tehnologije se manje zagrijavaju, pouzdaniji su, imaju veće pojačanje i ne zahtijevaju izolator između podloge i hladnjaka. Shodno tome, potrebno je manje tranzistora za postizanje istih performansi, dodatno poboljšavajući pouzdanost i smanjujući troškove proizvoda.
Novi razvoji:
BLA0912-250
- opseg od 960 do 1250 MHz (sve glavne frekvencije avionike),
- visoko pojačanje do 13 dB,
- pouzdanost, otpornost na neusklađenost faza 5:1,
(c) Izdavačka kuća radija i komunikacija, 1985
Predgovor
U modernoj elektronici mikroelektronika igra sve važniju ulogu, ali poluvodička tehnologija i dalje ima značajan značaj, povezana sa proizvodnjom i upotrebom diskretnih uređaja. Posebnu poziciju među diskretnim uređajima zauzimaju moćni poluvodički uređaji, a posebno moćni tranzistori. Široko se koriste u raznim elektronskim sistemima kao elementi upravljanja, regulacije i stabilizacije. Snažni poluprovodnički uređaji - tiristori i tranzistori - djeluju kao spojni elementi između elektronskog sistema i pokretačkih jedinica i mehanizama. Upravljanje mehaničkim i elektromehaničkim komponentama (releji, elektromotori, itd.) samo je jedna od mogućih upotreba moćnih tranzistora. Osim toga, koriste se u brojnim pretvaračima i pojačavačima, u televizijskoj tehnici (u uređajima za skeniranje i napajanje), u sistemima paljenja motora sa unutrašnjim sagorevanjem, u impulsnoj opremi itd.
Jedna od najčešćih klasa energetskih tranzistora su visokofrekventni (RF) uređaji velike snage. Prema svojim frekvencijskim svojstvima, tranzistori se dijele na niskofrekventne (sa graničnom frekvencijom koeficijenta prijenosa struje do 3 MHz), visokofrekventne (sa graničnom frekvencijom do 300 MHz) i mikrovalne (sa granična frekvencija preko 300 MHz). Snažnim tranzistorima smatraju se uređaji kod kojih je dozvoljena snaga disipacije veća od 1 W. U ovom slučaju, ponekad se tranzistori sa snagom disipacije od 1 do 10 W nazivaju tranzistori srednje snage, a s većom snagom disipacije - tranzistori velike snage.
Glavno područje primjene RF tranzistora velike snage je komunikaciona oprema. U ovoj opremi, snažni tranzistori su glavni elementi izlaznih pojačala. Njihov zadatak je da kontrolišu sledeće, snažnije stepene ili da stvore moćan izlazni signal koji se dovodi direktno u antenski uređaj.
Gotovo svi RF tranzistori velike snage trenutno su napravljeni od silicija. Ogromna većina tipova serijskih silicijumskih RF tranzistora velike snage su bipolarni uređaji, iako su poslednjih godina počeli da se stvaraju i silicijumski tranzistori velike snage RF sa efektom polja. RF tranzistori sa efektom polja imaju niz značajnih prednosti u odnosu na bipolarne uređaje, a jedno vrijeme se vjerovalo da bi bipolarni uređaji morali u potpunosti ustupiti mjesto tranzistorima s efektom polja. Međutim, kako se sve više i više novih tipova bipolarnih i RF silikonskih tranzistora sa efektom polja pojavilo, pokazalo se da, u poređenju sa RF bipolarnim tranzistorima, terenski uređaji imaju ne samo prednosti, već i nedostatke. To omogućava da se smatra da će se oba smjera razvijati u budućnosti.
Bipolarni tranzistori mogu imati oba n-p-n , tako p-n-p strukture, međutim, svojstva početnih poluprovodničkih materijala i osobenosti proizvodne tehnologije čine da je neophodno dati prednost tranzistorima sa n-p-n struktura. Stoga su moderni bipolarni moćni RF silikonski tranzistori gotovo uvijek n-p-n aparati.
U knjizi se razmatraju parametri, karakteristike tranzistorskih struktura i metode za proizvodnju bipolarnog silicijuma n-p-n moćni RF tranzistori. Posebna pažnja posvećena je pitanjima koja se odnose na njihovu pouzdanost. To je zbog dvije okolnosti. Prvo, stvaranje uređaja razmatrane klase postalo je moguće samo zbog stroge optimizacije strukture tranzistora i dizajna tranzistora u smislu niza parametara. S tim u vezi, gotovo nikada nije moguće položiti u ove uređaje značajnu marginu u odnosu na ograničavajuće načine rada. Drugo, uvjeti rada uređaja ove klase su prilično teški. Tako, na primjer, u stvarnim uređajima postoji vrlo velika vjerojatnost kratkoročne, ali vrlo značajne neusklađenosti opterećenja, što podrazumijeva prekoračenje dopuštenih vrijednosti struja ili napona, ili oboje u isto vrijeme. Sve ovo jasno stavlja do znanja značajnu ulogu pitanja koja se odnose na njihovu pouzdanost.
Zbog sličnosti karakteristika dvije klase uređaja: RF tranzistora velike snage i mikrovalnih tranzistora, pitanja koja se razmatraju u knjizi ponekad se odnose ne samo na RF, već i na mikrovalne uređaje. Međutim, u razvoju, dizajnu i primjeni mikrovalnih tranzistora velike snage javlja se niz specifičnih problema koji se u ovoj knjizi ne razmatraju.
Nadamo se da će ova knjiga biti od interesa i za programere tranzistora i za stručnjake koji ih koriste u REE. Poglavlja 1, 2 i 4 napisao je E. 3. Mazel, gl. 3 - I. I. Kaganova i A. I. Mirkin, gl. 5 - Yu. V. Zavrazhnov. Generalno uređivanje knjige izvršio je E. Z. Mazel. Autori se zahvaljuju prof. dr. teh. Sci. Ya. A. Fedotov, koji je preuzeo zadatak da recenzira knjigu i dao niz vrijednih napomena.
Stranica 2
Iz razmatranja zahtjeva za parametrima visokofrekventnih tranzistora velike snage, može se vidjeti da je zadatak stvaranja takvih uređaja povezan s istovremenim obezbjeđivanjem visoke granične frekvencije, niske kolektorske kapacitivnosti, velike dozvoljene disipacije. snaga, niska otpornost na zasićenje i niska toplotna otpornost.
Dakle, toplotni tok u visokofrekventnom tranzistoru velike snage mora savladati otpor višeslojne strukture da bi došao do hladnjaka.
U visokofrekventnim pojačivačima i množiteljima frekvencije koriste se snažni visokofrekventni tranzistori. Većina ovih tranzistora je bipolarni silicijum tip p-r- n, multiemiter, izrađen planarno-epitaksijalnom tehnologijom.
| Tip kućišta TO-3. |
Dizajn kućišta koji je posebno dizajniran za visokofrekventne tranzistore velike snage biće razmatran u Pogl.
| Familija ulaznih statičkih karakteristika tranzistora u kolu sa zajedničkom bazom.| Familija početnih statičkih karakteristika tranzistora u kolu sa zajedničkim emiterom.| Porodica izlaza - [ SLIKA ] - 18. Familija izlaznih statičkih karakteristika tranzistora u kolu karakteristika tranzistora sa zajedničkom bazom sa parametrima - u kolu sa zajedničkom bazom releja emitera. sa parametrom - napon | Familija izlaznih statičkih karakteristika tranzistora u kolu sa zajedničkim emiterom sa parametrom - bazna struja.| Familija izlaznih statičkih karakteristika tranzistora u kolu sa zajedničkim emiterom sa parametrom - bazni napon. |
Metode difuzijske tehnologije također se koriste za proizvodnju visokofrekventnih tranzistora velike snage.
Eksperimentalno je proučavan fenomen preraspodjele struje po površini u visokofrekventnim tranzistorima velike snage. Opisane su metode koje omogućavaju otkrivanje takve unutrašnje nestabilnosti distribucije struje korištenjem indirektnih mjerenja.
Za povećanje strmine frontova u impulsnom pojačivaču mogu se koristiti relativno snažni visokofrekventni tranzistori, pomoću kojih je moguće dobiti trajanje frontova impulsa reda veličine 15 - 2 mikrosekunde.
Treba još jednom naglasiti da je gore navedeno razmatranje graničnih mogućnosti visokofrekventnih tranzistora velike snage samo procjena.
U § 7 - 1 je rečeno da je u visokofrekventnim tranzistorima velike snage potrebno kombinovati visoku graničnu frekvenciju i mali kapacitet kolektora sa niskim otporom zasićenja i velikom vrijednošću DRop. Velika dozvoljena snaga disipacije može se postići samo uz dovoljno veliku vrijednost maksimalne radne struje ili napona. Kao što će biti razmotreno u § 7 - 5, postoje određena razmatranja u prilog činjenici da je u visokofrekventnim tranzistorima velike snage preporučljivo povećati radnu struju, a ne napon.
Iako su frekvencijske karakteristike tranzistora sa slojevitom strukturom još uvijek nešto inferiornije od karakteristika nekih drugih tipova visokofrekventnih tranzistora velike snage, eksperimentalni uzorci takvih uređaja već mogu opteretiti 10–100 W na frekvencijama reda 10– 100 MHz i do 800 W po 1 MHz.
Kao rezultat obavljenog eksperimentalnog rada, na primjeru dvije vrste uređaja, pokazalo se da u visokofrekventnim tranzistorima velike snage na snazi koja ne prelazi maksimalno dozvoljenu, dolazi do oštre preraspodjele struje na području od moguća je struktura tranzistora.
Konverzioni tranzistori su zanimljivi po tome što se mogu koristiti za dobivanje tankih baznih slojeva velike površine, koji su neophodni za proizvodnju snažnijih visokofrekventnih tranzistora. U konverzionim tranzistorima, difuzioni emiterski spoj nastaje zbog reverzne difuzije nečistoće iz poluvodiča u metal emiterske elektrode. U tu svrhu koristi se germanijumska ploča (izvorni materijal) koja sadrži i donorske i akceptorske nečistoće. Kao potonji, koristi se bakar, koji, kada se legura emitera fuzioniše, snažno difunduje iz germanijuma u emiter.
Dovoljno male vrijednosti w mogu se dobiti samo u tranzistorima proizvedenim difuzijskim ili epitaksijalnim rastom; stoga se samo takvi uređaji mogu koristiti kao visokofrekventni tranzistori velike snage. Dobivanje tankih baza u tranzistorima od legure je tehnološki vrlo teško, a čak i kada bi se do njih moglo doći, onda bi upotreba takvih tranzistora bila nepraktična zbog niskog napona probijanja.
