Príručky pre rádioamatérov
Súčasný stupeň rozvoja REA a jej elementárnej základne v súčasnosti umožňuje vytvárať úplne polovodičové VKV FM a televízne vysielače s výstupným výkonom do 5 kW. Zosilňovacie cesty založené na širokopásmových tranzistorových zosilňovačoch majú množstvo výhod oproti elektrónkovým. Polovodičové vysielače sú spoľahlivejšie, elektricky bezpečnejšie, ľahko sa používajú a ľahšie sa vyrábajú.
Pri blokovo-modulárnej konštrukcii vysielača nevedie porucha jedného z blokov koncového zosilňovača k narušeniu vysielania, pretože vysielanie bude pokračovať až do výmeny bloku, len so zníženým výkonom. Okrem toho širokopásmová cesta tranzistorového zosilňovača nevyžaduje dodatočné ladenie na špecifický kanál v rámci prevádzkového frekvenčného pásma.
Všeobecne sa uznáva, že spoľahlivosť vysielača závisí predovšetkým od spoľahlivosti použitých aktívnych komponentov. Vďaka použitiu moderných vysokovýkonných lineárnych mikrovlnných tranzistorov, dizajnové prvky a ktorých výrobná technológia zabezpečuje výrazné predĺženie ich doby medzi poruchami, otázka zvyšovania spoľahlivosti polovodičových vysielačov dostala zásadné riešenie.
Rastúce požiadavky na technické a ekonomické ukazovatele VKV FM a vysokovýkonných televíznych vysielačov, ako aj dosiahnutá úroveň domácej techniky v oblasti výroby vysokovýkonného kremíka bipolárne tranzistory podnietilo vývoj novej triedy zariadení - výkonných lineárnych mikrovlnných tranzistorov. Výskumný ústav elektronickej technológie (Voronež) ich vyvinul a vyrába veľký rozsah na použitie v rozsahu vlnových dĺžok metra a decimetrov.
Tranzistory sú špeciálne navrhnuté na použitie vo vysokovýkonných televíznych a rozhlasových vysielačoch, zosilňovačoch, najmä v televíznych zosilňovačoch so spoločným zosilňovaním zvukových a obrazových signálov, ako aj vo viackanálových zosilňovačoch signálu základných staníc bunkový systém komunikácie . Tieto tranzistory spĺňajú mimoriadne prísne požiadavky na linearitu prenosovej charakteristiky, majú rezervu straty výkonu a v dôsledku toho zvýšenú spoľahlivosť.
Štrukturálne sa takéto tranzistory vyrábajú v kovokeramických puzdrách. ich vzhľad znázornené na obr. 1 (sú zobrazené prípady nie všetkých tranzistorov uvedených v článku, chýbajúce je možné vidieť v článku). Vysoké lineárne a frekvenčné vlastnosti tranzistorových štruktúr sú realizované vďaka použitiu presnej izoplanárnej technológie. Difúzne vrstvy majú submikrónovú konštrukčnú rýchlosť. Šírka emitorových prvkov topológie je asi 1,5 μm s ich extrémne vyvinutým obvodom.
Aby sa eliminovali poruchy spôsobené sekundárnym elektrickým a tepelným prierazom, štruktúra tranzistora je vytvorená na kremíkovom čipe s dvojvrstvovým epitaxným kolektorom a emitorovými stabilizačnými odpormi. Tranzistory tiež vďačia za dlhodobú spoľahlivosť použitiu viacvrstvovej metalizácie na báze zlata.
Lineárne tranzistory so stratovým výkonom nad 50 W (s výnimkou KT9116A, KT9116B, KT9133A) majú spravidla štrukturálne zabudovaný obvod prispôsobenia vstupu LC, vyrobený vo forme mikrozostavy založenej na vstavanom v kondenzátore MIS a sústave vodičov. Vnútorné prispôsobovacie obvody umožňujú rozšíriť prevádzkové frekvenčné pásmo, zjednodušiť vstupné a výstupné prispôsobenie a tiež zvýšiť výkonové zosilnenie Cp vo frekvenčnom pásme.
Zároveň sú tieto tranzistory "vyvážené", čo znamená, že na jednej prírube sú dve identické tranzistorové štruktúry spojené spoločným emitorom. Takéto konštrukčné a technické riešenie umožňuje znížiť indukčnosť výstupu spoločnej elektródy a prispieva aj k rozšíreniu frekvenčného pásma a zjednodušeniu prispôsobenia.
Pri push-pull zapínaní symetrických tranzistorov je potenciál ich stredu teoreticky rovný nule, čo zodpovedá umelému "zemnému" stavu. Takéto začlenenie v skutočnosti poskytuje približne štvornásobné zvýšenie výstupnej komplexnej impedancie v porovnaní s jednocyklovou pri rovnakej úrovni výstupného signálu a efektívne potlačenie párnych harmonických zložiek v spektre užitočného signálu.
Je dobre známe, že kvalita televízneho vysielania závisí predovšetkým od toho, aká lineárna je prenosová charakteristika elektronickej cesty. Otázka linearity je obzvlášť akútna pri navrhovaní uzlov na spoločné zosilnenie obrazových a zvukových signálov v dôsledku výskytu kombinačných zložiek vo frekvenčnom spektre. Preto bola prijatá trojtónová metóda hodnotenia linearity prenosovej charakteristiky navrhnutá zahraničnými expertmi domáce tranzistory podľa úrovne potlačenia kombinačnej zložky tretieho rádu.
Metóda je založená na analýze reálneho televízneho signálu s pomerom signálu s nosnou frekvenciou obrazu -8 dB. -16 dB frekvencia postranného pásma a -7 dB nosná frekvencia zvuku vo vzťahu k výstupnému výkonu na vrchole obálky. Tranzistory na spoločné zosilnenie by v závislosti od frekvenčného a výkonového rozsahu mali poskytovať hodnotu koeficientu kombinačných zložiek MOH spravidla nie viac ako -53 ... -60 dB.
Uvažovaná trieda mikrovlnných tranzistorov s prísnou reguláciou potlačenia kombinačných komponentov sa v zahraničí nazývala superlineárne tranzistory. Treba poznamenať, že takéto vysoký stupeň linearita je zvyčajne implementovaná len v režime triedy A, kde je možné vykonať maximálnu režimovú linearizáciu prenosovej charakteristiky.
V rozsahu meračov, ako je zrejmé z tabuľky, je množstvo tranzistorov, reprezentovaných zariadeniami KT9116A, KT91166, KT9133A a KT9173A s výstupným špičkovým výkonom Rvmx.peak, respektíve 5,15, 30 a 50 wattov. V rozsahu decimetrových vĺn predstavujú takúto sériu zariadenia KT983A, KT983B, KT983V, KT9150A a POS s РВВ1Х, PIK rovnými 0,5, 1,3,5, 8 a 25 W.
Superlineárne tranzistory sa zvyčajne používajú v spoločných zosilňovačoch (v režime triedy A) televíznych zosilňovačov a moduloch výkonových zosilňovačov vysielačov s výkonom do 100 wattov.
Koncové stupne výkonných vysielačov však vyžadujú viac výkonové tranzistory, poskytujúce požadovanú úroveň hornej hranice lineárneho dynamického rozsahu pri prevádzke v priaznivom energetickom režime. Prijateľné harmonické skreslenie pri vysokej úrovni signálu možno dosiahnuť použitím deleného zosilnenia v režime triedy AB.
Na základe analýzy termofyzikálnych podmienok činnosti tranzistora a vlastností tvorby linearity jednotónového signálu bola špeciálne vyvinutá séria mikrovlnných tranzistorov pre prevádzkový režim v triede AB. Linearita charakteristík týchto zariadení podľa cudzej metódy sa odhaduje podľa úrovne kompresie (kompresie) zosilnenia z hľadiska výkonu jednotónového signálu - kompresného pomeru Kszh alebo iného - určuje sa výstupný výkon pri určitom normalizovanom Kszh.
Pre použitie v rozsahu metrových vĺn v režime triedy AB sú teraz k dispozícii tranzistory KT9151A s výstupným výkonom 200 W a tranzistory KT9174A - 300 W. Pre decimetrový rozsah boli vyvinuté tranzistory 2T9155A, KT9142A, 2T9155B, KT9152A, 2T9155V, KT9182A s výstupným výkonom 15 až 150 W.
Špecialisti NEC prvýkrát predviedli možnosť vytvorenia modulárnych polovodičových vysielačov v decimetrovom rozsahu so spoločným zosilnením obrazového a zvukového signálu s výkonom 100 W. Neskôr boli podobné vysielače vytvorené na domácich vysokovýkonných mikrovlnných tranzistoroch 12, 9]. Predovšetkým popisuje originálny výskum rozšírenia rozsahu použitia výkonných tranzistorov KT9151A a KT9152A pri vytváraní stowattových ko-zosilňovacích modulov v režime triedy A. Ukazuje sa, že v tomto režime je možné potlačiť kombinačné súčiastky, keď ich výkon je v režime triedy AB nedostatočne využitý 3...4 krát oproti nominálnej hodnote.
Špecialisti Štátnej technickej univerzity v Novosibirsku vykonali výskum o použití domácich vysokovýkonných mikrovlnných tranzistorov v moduloch televíznych zosilňovačov so samostatným zosilnením.
Na obr. 2 prezentované štrukturálna schéma zosilňovač obrazového signálu pre televízne kanály 1 - 5 s výstupným špičkovým výkonom 250 wattov. Zosilňovač je vyrobený podľa schémy oddeleného zosilnenia obrazových a zvukových signálov. Pre kanály 6 - 12 sa zosilňovač vykonáva podobným spôsobom s pridaním medzistupňa na tranzistore KT9116A pracujúcom v režime triedy A, aby sa získal požadovaný zisk.
Vo výstupnom stupni pracujú tranzistory KT9151A v triede AB. Je zostavený podľa schémy vyvážený-push-ťah. To umožňuje získať menovitý výstupný výkon s pomerne jednoduchými prispôsobovacími obvodmi pri úplnej absencii "feeder echo" a úrovni párnych harmonických zložiek nie viac ako -35 dB. Nelinearita amplitúdovej charakteristiky zosilňovača je nastavená na malý signál výberom posunu pracovného bodu v každom stupni, ako aj korekciou nelinearity vo videomodulátore budiaceho zariadenia.
Bloková schéma výkonového zosilňovača pre televízne kanály 21 - 60 je znázornená na obr. 3. Výstupný stupeň zosilňovača je tiež vyrobený podľa vyváženej schémy push-pull.
Na zabezpečenie širokopásmového prispôsobenia a prechodu z asymetrického na symetrické zaťaženie vo výstupných stupňoch zosilňovačov kanálov 6 - 12, 21 - 60 sa ako korekčný obvod používa dvojlinkový dolnopriepustný filter. Indukčnosť prvého článku prispôsobovacieho obvodu je realizovaná vo forme úsekov pásových mikročiar na prvkoch všeobecnej topológie vytlačená obvodová doska. Cievky druhého článku sú výstupmi bázy tranzistorov.
Štruktúra týchto zosilňovačov zodpovedá obr. 2 a 3. Oddelenie výkonu na vstupe zosilňovacích stupňov a jeho sčítanie na ich výstupe, ako aj zosúladenie vstupov a výstupov so štandardnou záťažou bolo realizované pomocou 3dB smerových spojok. Konštrukčne je každá spojka vyrobená vo forme bifilárnych vinutí (štvrťvlnových vedení) na ráme umiestnenom v tieni.
Moderné domáce lineárne mikrovlnné tranzistory teda umožňujú vytvárať výkonné - až 250 W - moduly televíznych zosilňovačov. Pomocou batérií takýchto modulov je možné zvýšiť výstupný výkon privádzaný do trasy anténa-napájač až na 2 kW. Ako súčasť vysielačov, vyvinuté zosilňovače spĺňajú všetky moderné požiadavky na elektrický výkon a spoľahlivosť.
Výkonné lineárne mikrovlnné tranzistory sa v poslednom čase začali vo veľkej miere využívať aj pri konštrukcii výkonových zosilňovačov pre základňové stanice bunkového komunikačného systému.
Výkonné mikrovlnné lineárne tranzistory vyvinuté spoločnosťou NIIET môžu byť podľa ich technickej úrovne použité ako elementárna základňa pre vytváranie moderných vysielacích, televíznych a iných národohospodárskych a amatérskych rádiových zariadení.
Materiál pripravený
A. Hodnotitelia, V. Hodnotitelia, V. Koževnikov, S. Matveev Voronež
LITERATÚRA
1. Hlraoka K., FuJIwara S., IkegamI T. atď. Vysokovýkonné všetky polovodičové UHF vysielače.- NEC Pes. & Rozvíjať. 1985. až 79, s. 61-69.
2. Hodnotitelia V., Kozhevnikov V., Kosoy A. Vedecké pátranie po ruských inžinieroch. Vývojový trend vysokovýkonných mikrovlnných tranzistorov - Rádio, 1994, č. 6, s. 2.3.
3. Širokopásmové rádiové vysielače. Ed. Alekseeva O. A. - M.: Komunikácia, 1978, s. 304.
4. FuJIwurdS., IkegamI T., Maklagama I. atď. Polovodičový televízny vysielač série SS. -NEC Res. & Rozvíjať. 1989. č. 94, s. 78-89.
5. Assessorov V., Kozhevnikov V., Kosoy A. Vývojový trend vysokovýkonných mikrovlnných tranzistorov pre použitie vo vysielaní, televízii a komunikáciách.
- Elektronický priemysel. 1994. č. 4, s. 76-80.
6. Hodnotitelia V., Kozhevnikov V.. Kosoy A. Nové mikrovlnné tranzistory. - Rádio. 1996. č. 5, s. 57,58.
7. Mipler O. Superlineárne výkonné tranzistory decimetrového rozsahu pre káblovú televíziu - TIIER, 1970. ročník 58. č. s 138-147.
8. Kojlwara Y., Hlrakuwa K., Sasaki K. atď. Vysokovýkonný tranzistorový zosilňovač UHF s vysoko dielektrickým substrátom. - NEC Res- & Develop. 1977. č. 45, s. 50-57.
9. Grebennikov A., Nikiforov V., Ryzhikov A. Výkonné moduly tranzistorových zosilňovačov pre VHF FM a TV vysielanie.- Electrosvyaz. 1996, číslo 3, s. 28-31.
Mikrovlnné tranzistory sa používajú v mnohých oblastiach ľudská aktivita: vysielače televízneho a rozhlasového vysielania, opakovače, civilné a vojenské radary, mobilné základňové stanice, avionika atď.
AT posledné roky je badateľný trend prechodu od bipolárnej technológie výroby mikrovlnných tranzistorov na technológie VDMOS (Vertical Diffusion Metal Oxide Semiconductors) a LDMOS (Laterally Diffused Metal Oxide Semiconductors). Najpokročilejšia technológia LDMOS najlepší výkon, ako je linearita, zisk, tepelné podmienky, odolnosť proti nesúladu, vysoká účinnosť, rozpätie straty energie, spoľahlivosť. Tranzistory Philips majú výnimočnú opakovateľnosť medzi jednotlivými dávkami a spoločnosť Philips je na to hrdá. Pri výmene zlyhaných tranzistorov sa nemusíte obávať procesu opätovného nastavenia zariadenia, pretože všetky parametre tranzistorov sú úplne identické. Tým sa nemôže pochváliť žiadny z konkurentov Philipsu.
Všetky novinky spoločnosti Philips sú založené na novej modernej technológii LDMOS.
Tranzistory pre mobilné základňové stanice
Okrem tranzistorov balených v puzdrách vyrába Philips integrované moduly.
| Typ | Pout, W | technológie | Frekvencia | Oblasť použitia |
|---|---|---|---|---|
| BGY916 | 19 | BIPOLÁRNY | 900 MHz | GSM |
| BGY916/5 | 19 | BIPOLÁRNY | 900 MHz | GSM |
| 925 BGY | 23 | BIPOLÁRNY | 900 MHz | GSM |
| BGY925/5 | 23 | BIPOLÁRNY | 900 MHz | GSM |
| BGY2016 | 19 | BIPOLÁRNY | 1800-2000 MHz | GSM |
| BGF802-20 | 4 | LDMOS | 900-900 MHz | CDMA |
| BGF 844 | 20 | LDMOS | 800-900 MHz | GSM/EDGE (USA) |
| BGF944 | 20 | LDMOS | 900-1000 MHz | GSM/EDGE (EURÓPA) |
| BGF1801-10 | 10 | LDMOS | 1800-1900 MHz | GSM/EDGE (EURÓPA) |
| BGF1901-10 | 10 | LDMOS | 1900-2000 MHz | GSM/EDGE (USA) |
Charakteristické vlastnosti integrovaných modulov:
- Technológia LDMOS (spájkovanie priamo na chladič, linearita, vyšší zisk), o nižšie skreslenie,
- menšie zahrievanie polovodiča vďaka použitiu medenej príruby, o integrovaná kompenzácia teplotného posunu,
- 50 ohmové vstupy/výstupy,
- lineárne zosilnenie,
- podpora mnohých štandardov (EDGE, CDMA).
BGF0810-90
- výstupný výkon: 40W,
- zisk: 16 dB,
- Účinnosť: 37%,
BLF1820-90
- výstupný výkon: 40W,
- zisk: 12 dB,
- Účinnosť: 32 %,
- Útlm výkonu priľahlého kanála ACPR: -60dB,
- Amplitúda vektora chyby EVM: 2 %.
Tranzistory pre vysielacie stanice
Za posledných 25 rokov si Philips udržal svoje vedúce postavenie v tejto oblasti. Použitie najnovších výdobytkov v technológii LDMOS (BLF1xx, BLF2xx, BLF3xx, BLF4xx, BLF5xx, séria) vám umožňuje neustále upevňovať svoju pozíciu na trhu. Príkladom je obrovský úspech tranzistora BLF861 pre TV vysielače. Na rozdiel od konkurenčných tranzistorov sa BLF861 osvedčil ako vysoko spoľahlivý a vysoko stabilný prvok, chránený pred zlyhaním pri odpojení antény. Žiadny z konkurentov sa z hľadiska stability nemohol priblížiť charakteristikám BLF861. Môžeme vymenovať hlavné oblasti použitia takýchto tranzistorov: vysielače pre frekvencie od KV do 800 MHz, súkromné rádiostanice PMR (TETRA), VHF vysielače pre civilné a vojenské účely.
| Typ | F, GHz | Vcc,B | Tp, pani | Coeff. náplň, % | Výkon, W | Účinnosť, % | Zisk, dB | |
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
| L-pásmo | 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-pásmo | 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 | |
| Horné pásmo S | 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 |
| Typ | F, GHz | Vcc,B | Tp, pani | Coeff. náplň, % | Výkon, W | Účinnosť, % | Zisk, dB | |
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
| BIPOLÁRNY | 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 |
Hlavné charakteristiky tranzistora BLF861A
- Push-pull tranzistor (push-pull zosilňovač),
- výstupný výkon nad 150W,
- zisk nad 13 dB,
- Účinnosť nad 50%,
- pokrýva pásmo od 470 do 860 MHz (pásma IV a V),
- je dnes priemyselným štandardom televíznych vysielačov.
Nový model tranzistora BLF647
- navrhnutý na základe BLF861A,
- veľký zisk 16 dB pri 600 MHz,
- výstupný výkon až 150 W,
- pokrýva pásmo od 1,5 do 800 MHz,
- spoľahlivý, odolný voči nesúladu,
- odolný proti odpojeniu antény,
- má vstavaný odpor, ktorý vám umožňuje pracovať na frekvenciách HF a VHF,
- Push-pull tranzistor (push-pull zosilňovač).
Tranzistor BLF872
- je vyvíjaný ako výkonnejšia náhrada za BLF861A,
- začiatok výroby 1. štvrťrok 2004,
- výstupný výkon až 250 W,
- najspoľahlivejší tranzistor z hľadiska odolnosti proti nesúladu,
- zachováva lineárnosť,
- zachováva spoľahlivosť,
- aktuálny posun Idq menej ako 10 % na 20 rokov,
- zisk viac ako 14 dB,
- pokrýva pásmo od 470 do 860 MHz.
Tranzistory pre radar a avioniku
Nové tranzistory Philips pre radar a avioniku sa vyrábajú aj pomocou najmodernejšej technológie LDMOS. Kryštály vyrobené pomocou technológie LDMOS sa menej zahrievajú, sú spoľahlivejšie, majú vyššie zosilnenie a nevyžadujú izolátor medzi substrátom a chladičom. Na dosiahnutie rovnakého výkonu je teda potrebných menej tranzistorov, čo ďalej zvyšuje spoľahlivosť a znižuje cenu produktu.
Nový vývoj:
BLA0912-250
- pásmo od 960 do 1250 MHz (všetky hlavné frekvencie avioniky),
- vysoký zisk až 13 dB,
- spoľahlivosť, odolnosť proti nesúladu fáz 5:1,
(c) Vydavateľstvo rádia a komunikácie, 1985
Predslov
V modernej elektronike hrá mikroelektronika čoraz dôležitejšiu úlohu, ale značný význam má aj naďalej polovodičová technológia spojená s výrobou a používaním diskrétnych zariadení. Osobitné postavenie medzi diskrétnymi zariadeniami majú výkonné polovodičové súčiastky a najmä výkonné tranzistory. Majú široké uplatnenie v rôznych elektronických systémoch ako riadiace, regulačné a stabilizačné prvky. Výkonné polovodičové prvky - tyristory a tranzistory - fungujú ako spojovacie prvky medzi elektronickým systémom a akčnými jednotkami a mechanizmami. Riadenie mechanických a elektromechanických súčiastok (relé, elektromotory a pod.) je len jedným z možných využití výkonných tranzistorov. Okrem toho sa používajú v mnohých prevodných a zosilňovacích zariadeniach, v televíznej technike (v snímacích zariadeniach a napájacích zdrojoch), v zapaľovacích systémoch spaľovacích motorov, v impulzných zariadeniach atď.
Jednou z najbežnejších tried výkonových tranzistorov sú vysokovýkonné vysokofrekvenčné (RF) zariadenia. Tranzistory sa podľa frekvenčných vlastností delia na nízkofrekvenčné (s medznou frekvenciou koeficientu prúdového prenosu do 3 MHz), vysokofrekvenčné (s medznou frekvenciou do 300 MHz) a mikrovlnné (s medznou frekvenciou do 3 MHz). medzná frekvencia nad 300 MHz). Výkonové tranzistory sa považujú za zariadenia, v ktorých povolený rozptylový výkon presahuje 1 W. V tomto prípade sa niekedy tranzistory so stratovým výkonom od 1 do 10 W nazývajú tranzistory so stredným výkonom a s vyšším rozptylovým výkonom - tranzistory s vysokým výkonom.
Hlavnou oblasťou použitia vysokovýkonných RF tranzistorov sú komunikačné zariadenia. V tomto zariadení sú hlavnými prvkami výstupných zosilňovacích stupňov výkonné tranzistory. Ich úlohou je riadiť následné, výkonnejšie stupne alebo vytvárať výkonný výstupný signál privádzaný priamo do anténneho zariadenia.
Takmer všetky vysokovýkonné RF tranzistory sú v súčasnosti vyrobené z kremíka. Prevažná väčšina typov sériových vysokovýkonných kremíkových RF tranzistorov sú bipolárne zariadenia, aj keď v posledných rokoch sa začali vytvárať aj kremíkové vysokovýkonné RF tranzistory s efektom poľa. RF tranzistory s efektom poľa majú oproti bipolárnym zariadeniam množstvo významných výhod a jeden čas sa verilo, že bipolárne zariadenia budú musieť úplne ustúpiť tranzistorom s efektom poľa. Ako sa však objavovalo stále viac nových typov vysokovýkonných bipolárnych a RF kremíkových tranzistorov s efektom poľa, zistilo sa, že v porovnaní s RF bipolárnymi tranzistormi majú poľné zariadenia nielen výhody, ale aj nevýhody. To umožňuje uvažovať o tom, že v budúcnosti sa budú rozvíjať oba smery.
Bipolárne tranzistory môžu mať oboje n-p-n , tak p-n-p štruktúrou, vlastnosťami východiskových polovodičových materiálov a zvláštnosťami výrobnej technológie je však potrebné uprednostňovať tranzistory s n-p-n štruktúru. Preto sú moderné bipolárne výkonné RF kremíkové tranzistory takmer vždy n-p-n spotrebičov.
Kniha pojednáva o parametroch, vlastnostiach tranzistorových štruktúr a metódach výroby bipolárneho kremíka n-p-n výkonné RF tranzistory. Osobitná pozornosť sa venuje otázkam súvisiacim s ich spoľahlivosťou. Dôvodom sú dve okolnosti. Po prvé, vytvorenie zariadení uvažovanej triedy bolo možné len vďaka prísnej optimalizácii štruktúry tranzistora a návrhu tranzistora z hľadiska množstva parametrov. V tomto ohľade nie je takmer nikdy možné položiť v týchto zariadeniach významnú rezervu vzhľadom na obmedzujúce režimy prevádzky. Po druhé, prevádzkové podmienky zariadení tejto triedy sú dosť ťažké. Napríklad v skutočných zariadeniach existuje veľmi vysoká pravdepodobnosť krátkodobého, ale veľmi významného nesúladu zaťaženia, čo znamená prekročenie prípustných hodnôt prúdov alebo napätí alebo oboch súčasne. To všetko objasňuje dôležitú úlohu, ktorú problémy súvisia s ich spoľahlivosťou.
Vzhľadom na podobnosť charakteristík dvoch tried zariadení: vysokovýkonných RF a mikrovlnných tranzistorov sa problémy diskutované v knihe niekedy týkajú nielen RF, ale aj mikrovlnných zariadení. Pri vývoji, návrhu a aplikácii vysokovýkonných mikrovlnných tranzistorov však vzniká množstvo špecifických problémov, ktoré nie sú v tejto knihe zohľadnené.
Dúfame, že táto kniha bude zaujímať vývojárov tranzistorov aj špecialistov, ktorí ich používajú v REE. Kapitoly 1, 2 a 4 napísal E. 3. Mazel, kap. 3 - I. I. Kaganová a A. I. Mirkin, kap. 5 - Yu. V. Zavrazhnov. Generálnu úpravu knihy vykonal E. Z. Mazel. Autori sú vďační Prof. Dr. Tech. Sci. Ya. A. Fedotov, ktorý sa ujal úlohy recenzie knihy a uviedol množstvo cenných poznámok.
Strana 2
Z preskúmania požiadaviek na parametre vysokovýkonných vysokofrekvenčných tranzistorov je zrejmé, že úloha vytvorenia takýchto zariadení je spojená so súčasným zabezpečením vysokej medznej frekvencie, nízkej kolektorovej kapacity, vysokého prípustného rozptylu. výkon, nízky odpor saturácie a nízky tepelný odpor.
Tepelný tok vo vysokovýkonnom vysokofrekvenčnom tranzistore teda musí prekonať odpor viacvrstvovej štruktúry, aby sa dostal k chladiču.
Vo vysokofrekvenčných zosilňovačoch a frekvenčných multiplikátoroch sa používajú výkonné vysokofrekvenčné tranzistory. Väčšina z týchto tranzistorov je bipolárny kremík typu p-r- n, multiemitor, vyrobený planárno-epitaxiálnou technológiou.
| Typ krytu TO-3. |
Konštrukcie puzdier, ktoré sú navrhnuté špeciálne pre vysokovýkonné vysokofrekvenčné tranzistory, budú diskutované v kap.
| Skupina vstupných statických charakteristík tranzistora v obvode so spoločnou bázou.| Skupina počiatočných statických charakteristík tranzistora v obvode so spoločným emitorom.| Skupina výstupov - [ OBRÁZOK ] - 18. Rodina výstupných statických charakteristík tranzistora v obvode charakteristík tranzistora so spoločnou bázou s parametrami - v obvode so spoločnou bázou emitorových relé. s parametrom - napätie | Rodina výstupných statických charakteristík tranzistora v obvode so spoločným emitorom s parametrom - prúd bázy.| Rodina výstupných statických charakteristík tranzistora v obvode so spoločným emitorom s parametrom - základné napätie. |
Metódy difúznej technológie sa používajú aj na výrobu vysokovýkonných vysokofrekvenčných tranzistorov.
Experimentálne bol študovaný fenomén redistribúcie prúdu cez oblasť vo vysokovýkonných vysokofrekvenčných tranzistoroch. Sú opísané metódy, ktoré umožňujú odhaliť takúto vnútornú nestabilitu rozloženia prúdu pomocou nepriamych meraní.
Na zvýšenie strmosti čiel v zosilňovači impulzov možno použiť pomerne výkonné vysokofrekvenčné tranzistory, s ktorými je možné získať trvanie čiel impulzov rádovo 15 - 2 mikrosekúnd.
Je potrebné ešte raz zdôrazniť, že vyššie uvedené úvahy o limitujúcich schopnostiach vysokovýkonných vysokofrekvenčných tranzistorov sú len odhadom.
V § 7 - 1 bolo povedané, že vo vysokovýkonných vysokofrekvenčných tranzistoroch je potrebné kombinovať vysokú medznú frekvenciu a malú kolektorovú kapacitu s nízkym saturačným odporom a veľkou hodnotou DRop. Veľký prípustný rozptylový výkon je možné dosiahnuť len s dostatočne veľkou hodnotou maximálneho prevádzkového prúdu alebo napätia. Ako bude uvedené v § 7 - 5, existujú určité úvahy v prospech skutočnosti, že vo vysokovýkonných vysokofrekvenčných tranzistoroch je vhodné zvýšiť prevádzkový prúd a nie napätie.
Hoci frekvenčné charakteristiky tranzistorov s vrstvenou štruktúrou sú stále o niečo nižšie ako charakteristiky niektorých iných typov vysokovýkonných vysokofrekvenčných tranzistorov, experimentálne vzorky takýchto zariadení už môžu zaťažiť 10–100 W pri frekvenciách rádovo 10– 100 MHz a až 800 W na 1 MHz.
V dôsledku vykonanej experimentálnej práce na príklade dvoch typov zariadení sa ukázalo, že vo vysokovýkonných vysokofrekvenčných tranzistoroch pri výkone nepresahujúcom maximálnu povolenú hodnotu dochádza k ostrému prerozdeleniu prúdu v oblasti tranzistorová štruktúra je možná.
Konverzné tranzistory sú zaujímavé tým, že sa s nimi dajú získať tenké základné vrstvy veľkej plochy, ktoré sú potrebné na výrobu výkonnejších vysokofrekvenčných tranzistorov. V konverzných tranzistoroch sa difúzny emitorový prechod vytvára v dôsledku reverznej difúzie nečistoty z polovodiča do kovu emitorovej elektródy. Na tento účel sa používa germániová platňa (zdrojový materiál) obsahujúca donorové aj akceptorové nečistoty. Ako posledne menovaná sa používa meď, ktorá pri roztavení zliatiny žiariča prudko difunduje z germánia do žiariča.
Dostatočne malé hodnoty w možno získať len v tranzistoroch vyrobených difúziou alebo epitaxným rastom, preto len takéto zariadenia možno použiť ako vysokovýkonné vysokofrekvenčné tranzistory. Získanie tenkých báz v zliatinových tranzistoroch je technologicky veľmi náročné a ak by sa aj dali zohnať, potom by použitie takýchto tranzistorov bolo nepraktické kvôli nízkemu prieraznému napätiu.
