Справочники радиолюбителя
Современный уровень развития РЭА и ее элементной базы позволяет в настоящее время создавать полностью твердотельные УКВ ЧМ и телевизионные передатчики с выходной мощностью до 5 кВт . Усилительные тракты на основе широкополосных транзисторных усилителей имеют ряд преимуществ по сравнению с ламповыми. Твердотельные передатчики более надежны, электробезопасны, удобны в эксплуатации и легче в производстве.
При блочно-модульной конструкции передатчика отказ одного из блоков оконечного усилителя не приводит к срыву эфирного вещания, поскольку передача будет продолжаться до замены блока, только с пониженной мощностью. Кроме того, широкополосный тракт транзисторного усилителя не требует дополнительной настройки на конкретный канал в пределах рабочей полосы частот.
Принято считать, что надежность передатчика зависит, прежде всего, от надежности применяемых активных компонентов. Благодаря применению современных мощных линейных СВЧ транзисторов, конструктивные особенности и технология изготовления которых обеспечивают существенное увеличение их времени наработки на отказ, вопрос повышения надежности твердотельных передатчиков получил принципиальное решение .
Растущие требования к техникоэкономическим показателям УКВ ЧМ и телевизионных мощных передатчиков, а также достигнутый уровень отечественной технологии в области создания мощных кремниевых биполярных транзисторов стимулировали развитие нового класса приборов - мощных линейных СВЧ транзисторов. НИИ электронной техники (г. Воронеж) разработал и выпускает их широкую номенклатуру для применения в метровом и дециметровом диапазонах волн.
Транзисторы специально рассчитаны на использование в мощных телевизионных и радиовещательных передатчиках, ретрансляторах, в частности, в телевизионных ретрансляторах с совместным усилением сигналов звука и изображения, а также в усилителях многоканального сигнала базовых станций сотовой системы связи . Эти транзисторы отвечают чрезвычайно жестким требованиям к линейности передаточной характеристики, имеют запас по рассеиваемой мощности и, как следствие, повышенную надежность.
Конструктивно такие транзисторы выполнены в металло-керамических корпусах. Их внешний вид изображен на рис. 1 (показаны корпусы не всех упоминаемых в статье транзисторов; недостающие можно увидеть в статье ). Высокие линейные и частотные свойства транзисторных структур реализованы благодаря применению прецизионной изопланарной технологии. Диффузионные слои имеют субмикронную проектную норму. Ширина эмиттерных элементов топологии - около 1,5 мкм при чрезвычайно развитом их периметре.
В целях устранения отказов, вызванных вторичным электрическим и тепловым пробоем, транзисторную структуру формируют на кремниевом кристалле с двуслойным эпитаксиальным коллектором и использованием эмиттерных стабилизирующих резисторов. Долговременной надежностью транзисторы обязаны также применению многослойной металлизации на основе золота.
Линейные транзисторы с рассеиваемой мощностью более 50 Вт (за исключением КТ9116А, КТ9116Б, КТ9133А), как правило, имеют конструктивно встроенную LC-цепь согласования по входу, выполненную в виде микросборки на основе встроенного МДП-конденсатора и системы проволочных выводов. Внутренние цепи согласования позволяют расширить рабочую частотную полосу, упростить согласование по входу и выходу, а также повысить коэффициент усиления по мощности Кур в частотной полосе.
Вместе с тем эти транзисторы являются "балансными", что означает наличие на одном фланце двух идентичных транзисторных структур, объединенных общим эмиттером. Такое конструктивно-техническое решение позволяет уменьшить индуктивность вывода общего электрода и также способствует расширению частотной полосы и упрощению согласования.
При двухтактном включении балансных транзисторов потенциал их средней точки теоретически равен нулю, что соответствует условию искусственной "земли". Такое включение реально обеспечивает примерно четырехкратное увеличение выходного комплексного сопротивления по сравнению с однотактным при одинаковом уровне выходного сигнала и эффективное подавление четных гармонических составляющих в спектре полезного сигнала.
Хорошо известно, что качество телевизионного вещания, прежде всего, зависит от того, насколько линейна передаточная характеристика электронного тракта. Особенно остро вопрос линейности стоит при проектировании узлов совместного усиления сигналов изображения и звука ввиду появления в частотном спектре комбинационных составляющих. Поэтому был принят предложенный зарубежными специалистами трехтоновый метод оценки линейности передаточной характеристики отечественных транзисторов по уровню подавления комбинационной составляющей третьего порядка.
Метод основан на анализе реального телевизионного сигнала при соотношении уровней сигналов несущей частоты изображения -8 дБ. боковой частоты -16 дБ и несущей частоты звукового сопровождения -7 дБ относительно отдаваемой мощности в пике огибающей. Транзисторы для совместного усиления в зависимости от частотного и мощностного ряда должны обеспечивать значение коэффициента комбинационных составляющих МЗ, как правило, не более -53...-60 дБ.
Рассматриваемый класс СВЧ транзисторов с жесткой регламентацией подавления комбинационных составляющих за рубежом получил название суперлинейных транзисторов . Следует отметить, что столь высокий уровень линейности обычно реализуем только в режиме класса А, где можно максимально провести режимную линеаризацию передаточной характеристики.
В метровом диапазоне, как видно из таблицы, имеется ряд транзисторов, представленный приборами КТ9116А, КТ91166, КТ9133А и КТ9173А с выходной пиковой мощностью Рвмх.пик соответственно 5,15, 30 и 50 Вт. В дециметровом диапазоне волн такой ряд представлен приборами КТ983А, КТ983Б, КТ983В, КТ9150Аи ПОЗ с РВВ1Х,ПИК, равной 0,5, 1,3,5, 8 и 25 Вт.
Суперлинейиые транзисторы обычно применяют в совместных усилителях (в режиме класса А) телевизионных ретрансляторов и модулях усилителей мощности передатчиков мощностью до 100 Вт.
Однако для выходных ступеней мощных передатчиков нужны более мощные транзисторы, обеспечивающие необходимый уровень верхней границы линейного динамического диапазона при работе в выгодном энергетическом режиме. Приемлемые нелинейные искажения на большом уровне сигнала могут быть получены применением раздельного усиления в режиме класса АВ.
Исходя из анализа теплофизических условий работы транзистора и особенностей формирования линейности однотонового сигнала, была специально разработана серия СВЧ транзисторов для режима работы в классе АВ. Линейность характеристики этих приборов по зарубежной методике оценивают по уровню компрессии (сжатия) коэффициента усиления по мощности однотонового сигнала - коэффициенту сжатия Ксж или иначе - определяют выходную мощность при некотором нормированном Ксж.
Для применения в метровом диапазоне волн в режиме класса АВ теперь есть транзисторы КТ9151А с выходной мощностью 200 Вт и транзисторы КТ9174А - 300 Вт. Для дециметрового диапазона разработаны транзисторы 2Т9155А, КТ9142А, 2Т9155Б, КТ9152А, 2Т9155В, КТ9182А с выходной мощностью от 15 до 150 Вт.
Впервые возможность создания модульных твердотельных передатчиков в дециметровом диапазоне с совместным усилением сигналов изображения и звукового сопровождения мощностью 100 Вт была продемонстрирована специалистами фирмы NEC . Позднее и на отечественных мощных СВЧ транзисторах были созданы аналогичные передатчики 12, 9]. В частности, в рассказано об оригинальных исследованиях по расширению области использования мощных транзисторов КТ9151А и КТ9152А при создании стоваттных модулей совместного усиления в режиме класса А. Показано, что в этом режиме возможно обеспечивать подавление комбинационных составляющих при недоиспользовании их мощности в 3...4 раза от номинальной в режиме класса АВ.
Специалистами Новосибирского государственного технического университета проведены исследования по применению отечественных мощных СВЧ транзисторов в модулях телевизионных усилителей мощности с раздельным усилением.
На рис. 2 представлена структурная схема усилителя мощности сигнала изображения для телевизионных каналов 1 - 5 с выходной пиковой мощностью 250 Вт. Усилитель выполнен по схеме раздельного усиления сигналов изображения и звука. Для каналов 6 - 12 усилитель выполняют по аналогичной схеме с добавлением промежуточной ступени на транзисторе КТ9116А, работающем в режиме класса А, для получения требуемого коэффициента усиления.
В выходной ступени транзисторы КТ9151А работают в классе АВ. Она собрана по балансно-двухтактной схеме. Это позволяет получить номинальную выходную мощность с довольно простыми согласующими цепями при полном отсутствии "фидерного эха" и уровне четных гармонических составляющих не более -35 дБ. Нелинейность амплитудной характеристики усилителя устанавливают при малом сигнале подборкой смещения рабочей точки в каждой ступени, а также корректировкой нелинейности в видеомодуляторе возбудителя.
Структурная схема усилителя мощности для телевизионных каналов 21 - 60 изображена на рис. 3. Выходная ступень усилителя выполнена также по балансно-двухтактной схеме.
Для обеспечения широкополосного согласования и перехода от несимметричной к симметричной нагрузке в выходных ступенях усилителей каналов 6 - 12 , 21 - 60 применен в качестве корректирующей цепи двухзвенный ФНЧ. Индуктивность первого звена согласующей цепи реализована в виде участков полосковых микролиний на элементах общей топологии печатной платы. Катушками второго звена служат выводы базы транзисторов.
Структура этих усилителей соответствует рис. 2 и 3. Разделение мощности на входе усилительных ступеней и ее сложение на их выходе, а также согласование входов и выходов со стандартной нагрузкой выполнено с помощью трехдецибельных направленных ответвителеи. Конструктивно каждый ответвитель выполнен в виде бифилярных обмоток (четвертьволновых линий) на каркасе, помещенном в экранирующий кожух.
Таким образом, современные отечественные линейные СВЧ транзисторы позволяют создавать мощные - до 250 Вт - модули телевизионных усилителей. Используя батареи таких модулей, можно доводить выходную мощность, отдаваемую в антенно-фидерный тракт, до 2 кВт. В составе передатчиков разработанные усилители отвечают всем современным требованиям на электрические характеристики и надежность.
Мощные линейные СВЧ транзисторы в последнее время начинают широко применять также и при построении усилителей мощности базовых станций сотовой системы связи.
По своему техническому уровню разработанные НИИЭТ мощные СВЧ линейные транзисторы могут быть использованы в качестве элементной базы для создания современной радиовещательной, телевизионной и другой народнохозяйственной и радиолюбительской аппаратуры.
Материал подготовили
А. Асессоров,В. Асессоров, В. Кожевников, С. Матвеев г. Воронеж
ЛИТЕРАТУРА
1. Hlraoka К., FuJIwara S., IkegamI T. etc. Hig power all solid-state UHF transmitters.- NEC Pes. & Develop. 1985. to 79, p. 61 -69.
2. Асессоров В., Кожевников в., Косой А. Научный поиск российских инженеров. Тенденция развития мощных СВЧ транзисторов - Радио, 1994, № 6, с. 2,3.
3. Широкополосные радиопередающие устройства. Под ред. Алексеева О. А.- М.: Связь, 1978, с. 304.
4. FuJIwurdS., IkegamI Т., Maklagama I. etc. SS series solid-state television transmitter. -NEC Res. & Develop. 1989. № 94, p. 78-89.
5. Асессоров В., Кожевников В., Косой А. Тенденция развития мощных СВЧ транзисторов для применения в радиовещании, телевидении и средствах связи.
- Электронная промышленность. 1994. № 4, с. 76-80.
6. Асессоров В., Кожевников В.. Косой А. Новые транзисторы СВЧ. - Радио. 1996. № 5, с. 57. 58.
7. Миплер О. Суперлинейные мощные транзисторы дециметрового диапазона для проводного телевидения- ТИИЭР, 1970. т. 58. №7. с. 138-147.
8. Kojlwara Y., Hlrakuwa К., Sasaki К. etc UHF high power transistor amplifier with high-dielectric substrate. - NEC Res- & Develop. 1977. № 45, p. 50-57.
9. Гребенников А., Никифоров В., Рыжиков А. Мощные транзисторные усилительные модули для УКВ ЧМ и ТВ вещания.- Электросвязь. 1996, № 3, с. 28-31.
СВЧ-транзисторы применяются во многих областях человеческой деятельности: телевизионные и радиовещательные передатчики, ретрансляторы, радары гражданского и военного назначения, базовые станции сотовой системы связи, авионика и т. д.
В последние годы заметна тенденция перехода с биполярной технологии производства СВЧ-транзисторов на технологии VDMOS (Vertical Diffusion Metal Oxide Semiconductors) и LDMOS (Laterally Diffused Metal Oxide Semiconductors). Самая передовая технология LDMOS обладает наилучшими характеристиками, такими, как линейность, усиление, тепловые режимы, устойчивость к рассогласованию, высокий КПД, запас по рассеиваемой мощности, надежность. Производимые Philips транзисторы имеют исключительно высокую повторяемость характеристик от партии к партии, и компания Philips этим гордится. При замене вышедших из строя транзисторов можно не беспокоиться о процессе настройки оборудования заново, так как все параметры транзисторов абсолютно идентичны. Этим не может похвастаться ни один из конкурентов Philips.
Все новые разработки Philips базируются на новой современной LDMOS-технологии.
Транзисторы для базовых станций сотовой связи
Кроме транзисторов упакованных в корпуса, Philips выпускает интегрированные модули.
| Тип | Pвых, Вт | Технология | Частота | Область применения |
|---|---|---|---|---|
| BGY916 | 19 | BIPOLAR | 900 МГц | GSM |
| BGY916/5 | 19 | BIPOLAR | 900 МГц | GSM |
| BGY925 | 23 | BIPOLAR | 900 МГц | GSM |
| BGY925/5 | 23 | BIPOLAR | 900 МГц | GSM |
| BGY2016 | 19 | BIPOLAR | 1800-2000 МГц | GSM |
| BGF802-20 | 4 | LDMOS | 900-900 МГц | CDMA |
| BGF 844 | 20 | LDMOS | 800-900 МГц | GSM/EDGE (USA) |
| BGF944 | 20 | LDMOS | 900-1000 МГц | GSM/EDGE (EUROPE) |
| BGF1801-10 | 10 | LDMOS | 1800-1900 МГц | GSM/EDGE (EUROPE) |
| BGF1901-10 | 10 | LDMOS | 1900-2000 МГц | GSM/EDGE (USA) |
Отличительные особенности интегрированных модулей:
- LDMOS-технология (пайка прямо на радиатор, линейность, большее усиление), o пониженное искажение,
- меньший нагрев полупроводника за счет использования медного фланца, o интегрированная компенсация температурного смещения,
- 50-омные входы/выходы,
- линейное усиление,
- поддержка многих стандартов (EDGE, CDMA).
BGF0810-90
- выходная мощность: 40 Вт,
- усиление: 16 дБ,
- КПД: 37%,
BLF1820-90
- выходная мощность: 40 Вт,
- усиление: 12 дБ,
- КПД: 32%,
- ослабление мощности по соседнему каналу ACPR: -60 дБ,
- амплитуда вектора ошибок EVM: 2%.
Транзисторы для вещательных станций
На протяжении последних 25 лет компания Philips сохраняет лидерство в данной области. Использование последних достижений в технологии LDMOS (серии BLF1xx, BLF2xx, BLF3xx, BLF4xx, BLF5xx,) позволяет постоянно укреплять позиции на рынке. В качестве примера можно привести огромный успех транзистора BLF861 для ТВ-передатчиков. В отличие от транзисторов конкурентов, BLF861 зарекомендовал себя высоконадежным и высокостабильным элементом, защищенным от выхода из строя при отключении антенны. Никто из конкурентов не смог приблизиться к характеристикам BLF861 по стабильности работы. Можно назвать основные сферы применения таких транзисторов: передатчики на частоты от HF до 800 МГц, частные радиостанции PMR (TETRA), передатчики VHF гражданского и военного назначения.
| Тип | F, ГГц | Vcc,B | Tp, мкс | Коэфф. заполнения, % | Мощность, Вт | КПД,% | Усиление, дБ | |
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
| L-полоса | 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 | |
| Bill 21435 | 1,2-1,4 | 36 | 100 | 10 | >35 | 45 | >13 | |
| BLL1214-250 | 1,2-1,4 | 36 | 100 | 10 | >250 | 45 | >13 | |
| S-полоса | 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 | |
| Верхняя S-полоса | 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 |
| Тип | F,ГГц | Vcc,B | Tp, мкс | Коэфф. заполнения, % | Мощность, Вт | КПД,% | Усиление, дБ | |
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
| 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 |
Основные характеристики транзистора BLF861A
- Push-pull-транзистор (двухтактный усилитель),
- выходная мощность более 150 Вт,
- усиление более 13 дБ,
- КПД более 50%,
- закрывает полосу от 470 до 860 МГц (полосы IV и V),
- является индустриальным стандартом в ТВ-передатчиках на сегодняшний день.
Новая модель транзистора BLF647
- разработан на основе BLF861A,
- большой коэффициент усиления 16 дБ на 600 МГц,
- выходная мощность до 150 Вт,
- закрывает полосу от 1,5 до 800 МГц,
- надежный, устойчивый к рассогласованию,
- устойчив к отключению антенны,
- имеет встроенный резистор, позволяющий работать на частотах HF и VHF,
- Push-pull-транзистор (двухтактный усилитель).
Транзистор BLF872
- разрабатывается как более мощная замена BLF861A,
- начало производства 1 квартал 2004 года,
- выходная мощность до 250 Вт,
- самый надежный транзистор по устойчивости к рассогласованию,
- сохраняет линейность,
- сохраняет надежность,
- смещение тока Idq менее 10% на 20 лет,
- коэффициент усиления более 14 дБ,
- закрывает полосу от 470 до 860 МГц.
Транзисторы для радаров и авионики
Новые транзисторы Philips для радаров и авионики также производятся по современной LDMOS-технологии. Кристаллы, выполненные по технологии LDMOS, меньше нагреваются, являются более надежными, имеют большее усиление, не требуют изолятора между подложкой и радиатором. Соответственно, для достижения тех же характеристик требуется меньшее число транзисторов, что дополнительно повышает надежность и снижает стоимость изделия.
Новые разработки:
BLA0912-250
- полоса от 960 до 1250 МГц (все главные частоты авионики),
- высокое усиление до 13 дБ,
- надежность, устойчивость к рассогласованию фаз 5:1,
(c) Издательство «Радио и связь», 1985
Предисловие
В современной электронике все большую роль играет микроэлектроника, но достаточно большое значение продолжает сохранять полупроводниковая техника, связанная с производством и применением дискретных приборов. Особое положение среди дискретных приборов занимают мощные полупроводниковые приборы и, в частности, мощные транзисторы. Они широко используются в различных электронных системах в качестве элементов управления, регулирования и стабилизации. Мощные полупроводниковые приборы - тиристоры и транзисторы - выступают в роли связующих элементов между электронной системой и исполнительными узлами и механизмами. Управление механическими и электромеханическими узлами (реле, электродвигателями и т. п.) - это только одно из возможных направлений использования мощных транзисторов. Кроме того, они находят применение в многочисленных преобразовательных и усилительных устройствах, в телевизионной технике (в устройствах развертки и источниках питания), в системах зажигания двигателей внутреннего сгорания, в импульсной аппаратуре и др.
Один из наиболее распространенных классов мощных транзисторов - это мощные высокочастотные (ВЧ) приборы. По своим частотным свойствам транзисторы делятся на низкочастотные (с граничной частотой коэффициента передачи тока до 3 МГц), высокочастотные (с граничной частотой до 300 МГц) и сверхвысокочастотные (с граничной частотой свыше 300 МГц). Мощными транзисторами принято считать приборы, у которых допустимая мощность рассеяния превышает 1 Вт. При этом иногда транзисторы с мощностью рассеяния от 1 до 10 Вт называют транзисторами средней мощности, а с более высокой мощностью рассеяния - транзисторами большой мощности.
Основная область применения мощных ВЧ транзисторов - связная аппаратура. В этой аппаратуре мощные тразисторы являются основными элементами выходных усилительных каскадов. Их задачей является управление последующими, более мощными каскадами или создание мощного выходного сигнала, подаваемого непосредственно в антенное устройство.
Практически все мощные ВЧ транзисторы в настоящее время изготавливаются из кремния. Абсолютное большинство типов серийных мощных кремниевых ВЧ транзисторов - это биполярные приборы, хотя в последние годы начали создавать и кремниевые мощные полевые ВЧ транзисторы . Полевые ВЧ транзисторы обладают рядом существенных преимуществ по рравнению с биполярными приборами, и одно время считалось, что биполярные должны будут полностью уступить свое место полевым транзисторам. Однако по мере того, как появлялись все новые типы мощных биполярных и полевых ВЧ кремниевых транзисторов, обнаружилось, что по сравнению с биполярными ВЧ транзисторами полевые приборы обладают не только достоинствами, но и недостатками. Это дает возможность считать, что в дальнейшем будут развиваться оба направления.
Биполярные транзисторы могут иметь как n-p-n , так и p-n-p структуру, однако свойства исходных полупроводниковых материалов и особенности технологии изготовления заставляют отдать предпочтение транзисторам с n-p-n структурой. Поэтому современные биполярные мощные ВЧ кремниевые транзисторы - это практически всегда n-p-n приборы.
В книге рассмотрены параметры, особенности транзисторных структур и методы изготовления биполярных кремниевых n-p-n мощных ВЧ транзисторов. Особое внимание уделено вопросам, связанным с их надежностью. Это вызвано двумя обстоятельствами. Во-первых, создание приборов рассматриваемого класса стало возможным только благодаря жесткой оптимизации транзисторной структуры и конструкции транзистора по ряду параметров. В связи с этим заложить в эти приборы значительный запас относительно предельных режимов эксплуатации почти никогда не удается. Во-вторых, условия эксплуатации приборов данного класса являются достаточно тяжелыми. Так, например, в реальных устройствах очень велика вероятность кратковременного, но весьма значительного рассогласования нагрузки, влекущего за собой превышение допустимых значений токов или напряжений или того и другого одновременно Все это делает понятным ту важную роль, которую играют для мощных ВЧ транзисторов вопросы, связанные с их надежностью.
В связи с близостью характеристик двух классов приборов: мощных ВЧ и СВЧ транзисторов - вопросы рассматриваемые в книге, иногда относятся не только к ВЧ, но и к СВЧ приборам. Однако при разработке, конструировании и применении мощных СВЧ транзисторов возникает ряд специфических проблем, которые в данной книге не рассматриваются.
Мы надеемся, что данная книга представит интерес как для разработчиков транзисторов, так и для специалистов, применяющих их в РЭА. Главы 1, 2 и 4 написаны Е. 3. Мазелем, гл. 3 - И. И. Кагановой и А. И. Миркиным, гл. 5 - Ю. В. Завражновым. Общее редактирование книги осуществил Е. 3. Мазель. Авторы выражают благодарность профессору доктору техн. наук Я. А. Федотову, взявшему на себя труд по рецензированию книги и сделавшему ряд ценных замечаний.
Cтраница 2
Из проведенного рассмотрения требовании к параметрам мощных высокочастотных транзисторов видно, что задача создания подобных приборов связана с одновременным обеспечением высокой граничной частоты, малой емкости коллектора, большой допустимой мощности рассеяния, малого сопротивления насыщения и малого теплового сопротивления.
Таким образом, тепловой поток в мощном высокочастотном транзисторе, чтобы попасть на теплоотвод, должен преодолеть сопротивление многослойной структуры.
В высокочастотных усилителях и умножителях частоты применяются мощные высокочастотные транзисторы. Большинство таких транзисторов - биполярные кремниевые типа п-р - п, многоэмиттерные, изготовленные по планарно-эпитаксиальной технологии.
| Корпус типа ТО-3. |
Конструкции корпусов, которые разработаны специально для мощных высокочастотных транзисторов, будут рассмотрены в гл.
| Семейство входных статических характеристик транзистора в схеме с общей базой.| Семейство иходных статических характеристик транзистора в схеме с общим эмиттером.| Семейство выход - [ IMAGE ] - 18. Семейство вы-ных статических характери - ходных статических ха-стик транзистора в схеме рактеристик транзистора с общей базой при парамет - в схеме с общей базой ре - ток эмиттера. при параметре - напря.| Семейство выходных статических характеристик транзистора в схеме с общим эмиттером при параметре - ток базы.| Семейство выходных статических характеристик транзистора в схеме с общим эмиттером при параметре - напряжение базы. |
Методы диффузионной технологии используются также для изготовления мощных высокочастотных транзисторов.
Экспериментально исследовано явление перераспределения тока по площади в мощных высокочастотных транзисторах. Описаны методы, позволяющие с помощью косвенных измерений выявить подобную внутреннюю неустойчивость токораспределения.
Для увеличения крутизны фронтов в усилителе импульсов можно применять сравнительно мощные высокочастотные транзисторы, с которыми можно получить длительность фронтов импульсов порядка 1 5 - 2 мксек.
Следует еще раз подчеркнуть, что проведенное рассмотрение предельных возможностей мощных высокочастотных транзисторов носит лишь оценочный характер.
В § 7 - 1 было сказано, что в мощных высокочастотных транзисторах требуется сочетать высокую граничную частоту и малую емкость коллектора с малым сопротивлением насыщения и большой величиной ЯДОп. Большая допустимая мощность рассеяния может быть обеспечена только при достаточно большой величине максимального рабочего тока или напряжения. Как будет рассмотрено в § 7 - 5, имеются определенные соображения в пользу того, что в мощных высокочастотных транзисторах целесообразно увеличивать рабочий ток, а не напряжение.
Хотя частотные характеристики транзисторов со слоистой структурой пока несколько уступают характеристикам некоторых других типов мощных высокочастотных транзисторов, экспериментальные образцы подобных приборов уже могут дать в нагрузку 10 - 100 вт на частотах порядка 10 - 100 Мгц и до 800 вт на 1 Мгц.
В результате проделанной экспериментальной работы на примере двух типов приборов показано, что в мощных высокочастотных транзисторах при мощности, не, превышающей максимально допустимой, возможно резкое перераспределние тока по площади структуры транзистора.
Конверсионные транзисторы интересны тем, что в них могут быть получены тонкие базовые слои большой площади, необходимые для изготовления более мощных высокочастотных транзисторов. В конверсионных транзисторах диффузионный эмиттерный переход образуется за счет обратной диффузии примеси из полупроводника в металл эмиттерного электрода. Для этой цели служит пластинка германия (исходный материал), содержащая одновременно донорные и акцепторные примеси. В качестве последней применяется медь, которая при вплавлении эмиттерного сплава энергично диффундирует из германия в эмиттер.
Достаточно малые величины w могут быть получены только в транзисторах, изготовленных с помощью диффузии или эпитаксиального выращивания, поэтому в качестве мощных высокочастотных транзисторов могут использоваться только такие приборы. Получение тонких баз в сплавных транзисторах технологически весьма сложно, да и если бы их можно было получить, то использование таких транзисторов было бы нецелесообразно из-за низкого напряжения прокола.
