Параметры транзистора с945. Параметры и характеристики СВЧ-транзисторов: компромиссы при проектировании схем

Какие основные параметры влияют на характеристики СВЧ-транзисторов. Как конструкция транзистора определяет его свойства на высоких частотах. Какие компромиссы существуют между различными параметрами при проектировании СВЧ-схем на транзисторах. На что обращать внимание при выборе транзисторов для микроволновых применений.

Содержание

Основные параметры и характеристики СВЧ-транзисторов

При проектировании СВЧ-схем на транзисторах разработчику необходимо учитывать множество параметров и характеристик, которые оказывают существенное влияние на работу схемы на высоких частотах. Рассмотрим основные из них:

Граничная частота ft — частота, на которой коэффициент усиления по току падает до единицы
Максимальная частота генерации fmax — теоретический предел рабочей частоты транзистора
Коэффициент шума NF — определяет шумовые свойства транзистора
Выходная мощность Pout — максимальная мощность, которую может отдать транзистор в нагрузку
Коэффициент усиления по мощности Gp — усиление сигнала по мощности

Входная и выходная емкости Cin, Cout — влияют на согласование транзистора

Какие из этих параметров наиболее критичны для конкретного применения? Это зависит от требований к разрабатываемой схеме. Для малошумящих усилителей ключевым является коэффициент шума NF, для усилителей мощности — выходная мощность Pout и коэффициент усиления Gp.

Влияние конструкции транзистора на его СВЧ-характеристики

Конструкция современных СВЧ-транзисторов во многом определяет их характеристики на высоких частотах:

Уменьшение размеров эмиттера позволяет повысить граничную частоту ft
Снижение базового сопротивления улучшает шумовые свойства
Увеличение площади эмиттера повышает выходную мощность
Оптимизация топологии кристалла уменьшает паразитные емкости

При этом улучшение одних параметров часто приводит к ухудшению других. Например, уменьшение размеров эмиттера для повышения ft снижает допустимую мощность рассеяния. Поэтому разработчики транзисторов ищут оптимальные компромиссы.

Компромиссы при выборе СВЧ-транзисторов

При выборе транзисторов для СВЧ-схем разработчику приходится искать баланс между различными параметрами:

Высокая граничная частота ft или большая выходная мощность Pout?
Низкий коэффициент шума NF или высокий коэффициент усиления Gp?
Широкая полоса или высокая линейность?

Универсальных решений здесь нет — все зависит от конкретного применения. Для малошумящих усилителей приоритетны ft и NF, для усилителей мощности — Pout и Gp. Часто приходится жертвовать одними параметрами ради улучшения других.

На что обращать внимание при выборе СВЧ-транзисторов

При выборе транзисторов для микроволновых схем следует обратить внимание на следующие аспекты:

Соответствие частотного диапазона транзистора требуемому в схеме
Достаточность выходной мощности и коэффициента усиления
Приемлемый коэффициент шума для малошумящих схем
Согласованность входного и выходного импедансов
Стабильность работы на требуемых частотах
Тепловые характеристики и надежность

Тщательный анализ этих факторов позволит выбрать оптимальный транзистор для конкретного применения с учетом необходимых компромиссов между различными параметрами.

Влияние корпуса транзистора на СВЧ-характеристики

На высоких частотах корпус транзистора оказывает существенное влияние на его характеристики:

Паразитные индуктивности выводов ухудшают согласование
Емкости корпуса снижают усиление на высоких частотах
Потери в материале корпуса уменьшают выходную мощность
Тепловое сопротивление корпуса ограничивает допустимую мощность рассеяния

Поэтому для СВЧ-транзисторов разрабатываются специальные низкопрофильные корпуса с минимальными паразитными параметрами. Применяются керамические и металлокерамические корпуса с хорошим теплоотводом.

характеристики datasheet на русском, аналоги, параметры, схема, распиновка и схема включения, аналог

Аналоги транзистор C945

Type	Mat	Struct	Pc	Ucb	Uce	Ueb	Ic	Tj	Ft	Cc	Hfe	Caps
2DC2412R	Si	NPN	0.3		50		0.15		180		180	SOT23
2SC1623RLT1	Si	NPN	0.3	60	50	7	0.15	150	180	3	180	SOT23
2SC1623SLT1	Si	NPN	0.3	60	50	7	0. 15	150	180	3	270	SOT23
2SC2412-R	Si	NPN	0.2	60	50	7	0.15	150	180	2	180	SOT23
2SC2412-S	Si	NPN	0.2	60	50	7	0.15	150	180	2	270	SOT23
2SC2412KRLT1	Si	NPN	0.2	60	50	7	0.15	150	180	2	180	SOT23
2SC2412KSLT1	Si	NPN	0.2	60	50	7	0.15	150	180	2	270	SOT23
2SC945LT1	Si	NPN	0.23	60	50	5	0.15	150	150	2.2	200	SOT23
2SD1501	Si	NPN	1	70			1	150			250	SOT23
2STR1160	Si	NPN	0. 5	60	60	5	1	150			250	SOT23
50C02CH-TL-E	Si	NPN	0.7	60	50	5	0.5	150	500	2.8	300	SOT23
BRY61	Si	PNPN	0.25	70	70	70	0.175	150			1000	SOT23
BSP52T1	Si	NPN	1.5	100	80	5	0.5	150	150		5000	SOT23
BSP52T3	Si	NPN	1.5	100	80	5	0.5	150	150		5000	SOT23
C945	Si	NPN	0.2	60	50	5	0.15	150	150	3	130	SOT23
DNLS160	Si	NPN	0. 3		60		1		150		200	SOT23
DTD123	Si	Pre-Biased-NPN	0.2		50		0.5	150	200		250	SOT23
ECG2408	Si	NPN	0.2	60	65		0.3	150	300		300	SOT23
FMMT493A	Si	NPN	0.5		60		1		150		500	SOT23
FMMTL619	Si	NPN	0.5		50		1.25		180		300	SOT23
L2SC1623RLT1G	Si	NPN	0.225	60	50	7	0.15	150	250	3	180	SOT23
L2SC1623SLT1G	Si	NPN	0. 225	60	50	7	0.15	150	250	3	270	SOT23
L2SC2412KRLT1G	Si	NPN	0.2	60	50	7	0.15	150	180	2	180	SOT23
L2SC2412KSLT1G	Si	NPN	0.2	60	50	7	0.15	150	180	2	270	SOT23
MMBT945-H	Si	NPN	0.2	60	50	5	0.15	150	150	3	200	SOT23
MMBT945-L	Si	NPN	0.2	60	50	5	0.15	150	150	3	130	SOT23
NSS60201LT1G	Si	NPN	0.54		60		4				150	SOT23
ZXTN19100CFF	Si	NPN	1. 5		100		4.5		150		200	SOT23F
ZXTN25050DFH	Si	NPN	1.25		50		4		200		240	SOT23
ZXTN25100DFH	Si	NPN	1.25		100		2.5		175		300	SOT23

Наименование производителя: C945

Тип материала: Si
Полярность: NPN
Максимальная рассеиваемая мощность (Pc): 0.2 W
Макcимально допустимое напряжение коллектор-база (Ucb): 60 V
Макcимально допустимое напряжение коллектор-эмиттер (Uce): 50 V
Макcимально допустимое напряжение эмиттер-база (Ueb): 5 V
Макcимальный постоянный ток коллектора (Ic): 0.15 A
Предельная температура PN-перехода (Tj): 150 °C
Граничная частота коэффициента передачи тока (ft): 150 MHz
Ёмкость коллекторного перехода (Cc): 3 pf
Статический коэффициент передачи тока (hfe): 130
Корпус транзистора: SOT23
Аналоги (замена) для C945

обзор параметров и опыт применения российскими радиотехниками

Если вы начали заниматься любительской радиотехникой, вам понадобятся ходовые транзисторы, которые имею широкое применение в радиотехнике и сравнительно низкую цену. В данном обзоре я расскажу вам про комплементарную пару транзисторов BC547 и BC557. Данные транзисторы были куплены в 2013 году и на их основе уже собранно множество электронных схем. Одной из них, я вас познакомлю в данном обзоре. Мы все, часто покупаем Li-Ion аккумуляторы в Китае. Многие из них не имеют защиты, но даже имеющие защиту отключают питание в аварийных ситуациях, когда напряжение на АКБ уменьшится на 2.4-2.6В. В тоже время производители рекомендуют ставить аккумуляторы на зарядку при достижении напряжения 3В. Как быть, если это самодельный фонарь и т.п., как сберечь не дешевые Li-Ion аккумуляторы? Вы сталкивались с такими проблемами? Тогда вам под Кат…

Для начала сообщу, что, как и в остальных обзорах, магазин, в котором я купил данные радиокомпоненты уже не продает данный лот, потому я нашел подобный у другого продавца. Что бы не было сомнения, что я купил данные транзисторы на Али, можно увидеть под спойлером подтверждение покупки:

Ранее эти транзисторы стоили дороже

Я постараюсь вкратце рассказать об этих транзисторах, насколько это возможно на не специализированном сайте по радиотехнике, что бы достопочтенная публика, зашедшая в мой обзор из-за любопытства, не стала зевать и скучать. Всем же «технарям» будет достаточно поглядеть на Даташит этих транзисторов, что бы отпали все вопросы: BC547 и BC557
Данные транзисторы комплементарно парные, т.е NPN и PNP транзисторы с близкими по величине коэффициентами передачи тока β.
Краткие характеристики и цоколевка транзистора ниже на схеме:

Я протестировал эти китайские транзисторы, они держат напряжение 30В (коллектор-эмиттер) имеют коэффициент усиления Hfe: 140-160. Я использовал их при максимальном токе коллектора 100мА — выше не рисковал. В общем, заключение по транзисторам — вполне годные высокочастотные транзисторы имеющие высокий коэффициент усиления. Вполне приемлемые характеристики.
На этом бы можно было обзор и закончить…))) Но это не наш метод ©.
Потому мы изготовим очень востребованное устройство, использующее PNP транзистор, регулируемый стабилитрон TL431 и N канальный полевой транзистор (выпаян из старой материнской платы).
При изготовлении самоделок, часто требуется ограничить разряд Li-Ion аккумуляторов, до рекомендуемого производителем минимума в 3В. Чаще всего мы покупаем аккумуляторы без защиты. Но даже если аккумулятор имеет защитную плату, то все равно она скорее пригодна только для аварийного отключения аккумулятора, что бы предотвратить его возгорание или приведение в полную негодность. Схему типовой платы защиты привожу ниже:

Эта схема взята из Даташита микросхемы-контролера DW01, которая имеет очень много китайских аналогов. Данная схема уже приводилась в обзоре на Муське Однако, как я уже отметил, данная схема пригодна только для аварийного отключения аккумулятора и малопригодна для повседневного использования, т.к отключает АКБ при напряжении 2.4-2.6В. Поискав в Интернета, ничего не нашел простого и пригодного для отключения литиевого аккумулятора, потому попросил своего друга по форуму «Паяльник» Владимира 65, смоделировать мне схему под мои нужды. Так и появилась на свет эта схема защиты от переразряда. Привожу её ниже:

Транзистор VT1 — Logic Level P75N02LD (можно любой другой Logic Level)
Транзистор VT2 — BC557
VD1 — TL431

Кнопка S1 (без фиксации) нужна для запуска схемы, после срабатывания защиты, или для принудительного использования заряда батареи, при уровне заряда ниже порогового значения.
На скору руку была изготовлена печатная плата (каюсь, опять из гетинакса), впаяны детали. Полевой транзистор можно использовать со старых материнских плат, обычно там несколько штук N канальных Logic Level транзисторов. Транзистор распаян со стороны печатных дорожек.

ссылка на схему в формате lay
Тестирование проводилось при помощи Лабораторного блока питания и лампочки в качестве нагрузки. Результат тестирования Вы можете увидеть ниже на фото:

Напряжение отсечки выставлено на 3В, на фото видно, что еще при 3.1В лампочка горит, а при 3В полевой транзистор закрывается и лампочка обесточивается. Сама схема выполнена таким образом, что после достижения на аккумуляторе порогового напряжения, схема защиты тоже отключается от аккумулятора. Потому пришлось ввести в схему кнопку без фиксации, нажатие на которую открывает транзистор. Так же эту кнопку можно использовать для принудительного использования энергии аккумулятора, даже если напряжение на нем ниже порогового уровня… Эта функция бывает востребована, что бы не в полной в темноте искать зарядное устройство))) В заключение покажу кемпинговый фонарь, куда я встроил эту схему защиты от разряда…

На этом фото (ниже) видно комбинированную схему, зарядного устройства совмещенной с схемой защитного устройства на smd элементах

Вот такой коротенький обзор сегодня… Вопросы скидывайте в комментариях, постараюсь ответить всем.

UPD: Поскольку много вопросов в комментариях, расскажу как работает схема ограничения.
Полевой транзистор можно представить электронным выключателем (по сути он это и есть), при появлении напряжения на его затворе, он открывается и будет открытым, пока напряжение на затворе не исчезнет. В момент кратковременного замыкания кнопки, питание появляется на TL431, и если напряжение выше выставленного порога, то TL открывается и открывает полевой транзистор. В таком положении, все будет находиться, до тех пор пока напряжение упадет ниже порога. Порог выставляется подстроечным резистором. Таким образом обобщим:
1. Если к схеме присоединить литиевый аккумулятор, то ничего не произойдет, не смотря на уровень зарядки аккумулятора.
2. Если нажать кратковременно кнопку, то если напряжение на аккумуляторе выше 3В, то схема сработает, если ниже 3В, то ничего не произойдет.
3. Если поставить на зарядку аккумулятор, не отключая плату защиты, то тоже ничего не произойдет, даже если акб полностью зарядится, пока вы не нажмете кнопку, а дальше 2 варианта рассмотренных в п. 2.
4. Варианта отключить схему защиты нет, после открытия полевого транзистора, схема остается во «включенном» состоянии и кушает, пусть небольшой ток, но все же кушает. Помогает только «передергивание» аккумулятора. Ток потребляемый платой защиты можно снизить увеличив номинал резисторов делителя R5-R6.

Теперь почему я собрал эту схему и получил справедливую критику от нашего профессора kirich: в 2013 году не было зарядных устройств с защитой АКБ от глубокого разряда, потому я даже купил у китайцев набор и 10 микросхем DW01 и двойных полевиков (8 ножковая микросхема) стоимостью 6.8 баксов. Подтверждение покупки под спойлером

Покупка

Если бы это было доступно как сейчас, то я бы не маялся «дурью»…

Некоторые плюсы моей схемы:
1. Её можно очень легко перестроить под другое напряжение, отличное от напряжения литиевого аккумулятора
2. Можно всячески менять схему, например вынести TL431 и 2 резистора делителя, перед полевиком, тогда схема начнет работать по другому, автоматически отключатся при пороговом напряжении, и автоматически включатся если напряжение подымется выше порога (при зарядке, к примеру), но при напряжении около порога будет небольшая светомузыка, т. к нет гистерезиса))) Ну может кому то это надо…

UPD2: Вот еще схема, правда тестировалась только в мультисиме, в железе не собиралась.

Добавил в схему защиты выключатель нагрузки. Нефиксируемая кнопка на замыкание последовательно включает и выключает нагрузку. Функция защиты от разряда сохранилась. Схема только в мультисиме, в железе не проверялась.

UPD3: ~~Ну раз пошла такая пьянка, режь последний огурец~~… Еще схемы… Правда от цен на супервизоры просто охреневаю…

Измерение s-параметров СВЧ-транзистора путем извлечения из тестовой оснастки

У вас нет доступа к каким-либо существующим коллекциям. Вы можете создать новую коллекцию.

Загружаемый контент

Скачать PDF

Магистерская диссертация

В этом дипломном проекте используется новый подход к измерению S-параметров микроволновых транзисторов путем отделения S-параметров транзистора от S-параметров теста. приспособление. Этот конкретный тип процедуры калибровки является коммерчески полезным, поскольку он хорошо подходит для измерения S-параметров устройств, встроенных в микрорасцепители; прямой результат требуемых стандартов калибровки. Используемый метод представляет собой процедуру калибровки, которая сначала выводит S-параметры текстового прибора, сначала измеряя S-параметры сквозного, короткого замыкания и задержки (отсюда и название T-S-D). Затем эти S-параметры используются для расчета S-параметров транзистора, установленного в микрополосковой испытательной оснастке. Метод полностью разработан в приложении, где особое внимание уделено определению и формулировке уравнений. Чтобы доказать, что этот метод работает, исследуются две задачи. Первая проблема является теоретической: две непохожие схемы с потерями моделируются в программе анализа цепей. Выполняются три дополнительных компьютерных прогона для имитации включения «сквозного», «короткого замыкания» и «задержки» между этими гипотетическими цепями. S-параметры из этих дополнительных прогонов используются в другой программе, использующей алгоритм TSD для расчета S-параметров исходных цепей с потерями. Отображается соглашение. Таким образом, он демонстрирует возможности процедуры T-S-D для обработки произвольных цепей. Вторая проблема; измерить S-параметры коаксиального кабеля к микрополосковым пускам, а затем вывести S-параметры СВЧ-транзистора. Эта вторая проблема более типична для практического применения процедуры Т-С-Д. Таким образом, он демонстрирует возможности подхода TSD к практическому применению микрополосков. Результаты анализа показывают, что метод позволяет измерять фактические устройства, не встроенные в микрополоски; однако для достижения более высоких частотных характеристик необходима дополнительная работа

Дата

1983-05

Тип ресурса

Магистерская диссертация

Создатель

org/Person»>
Тейссье, Эдвард Мэтью

Советник

Ренгараджан С.Р.

Член комитета

Бабаян Р.
Бекир Н.Э.

Кампус

Нортридж

Отдел

Машиностроение

Издатель

Университет штата Калифорния, Нортридж

Степень Уровень

Мастера

Название степени

М.А.

субъектов

Диссертации академические — CSUN — Технические.
Микрополосковые
org/Thing»> Микроволновые транзисторы
Калибровка.

Дата вступления

2014-10-09T19:27:06Z

Ручка

http://hdl.handle.net/10211.3/128289

Язык

Английский

Заявление об ответственности

Эдвард Мэтью Тейссье

Примечания

Включает библиографические ссылки (стр. 17)
Калифорнийский государственный университет, Нортридж. Инженерный факультет.

Компромиссы параметров микроволновых транзисторов в схемотехнике: Часть 1

Сентябрь 1967 г.

Быстрое развитие транзисторных технологий в области микроволновых частот делает эту статью о компромиссах микроволновых транзисторов особенно своевременной. Разработчики микроволновых схем, использующих транзисторы, должны найти представленную здесь информацию очень полезной в своей работе. Он также познакомит других читателей с актуальными вопросами, имеющими жизненно важное значение для микроволновой промышленности.

Часть 1 посвящена основным соображениям и оценке влияния параметров постоянного тока на характеристики СВЧ-схемы.

Часть 2 будет связывать ВЧ-параметры с характеристиками схемы и обсуждать характеристики транзисторов для приложений усилителей мощности.

Часть 3 посвящена тепловым эффектам СВЧ-транзистора и соображениям КСВ, а также взаимосвязи параметров цепи постоянного тока с СВЧ-цепями. Э.Т.Е.

Скачать эту статью в формате .PDF
Этот тип файла включает в себя графику и схемы высокого разрешения, если это применимо.

Часть 1: Основные положения

В последнее время силовые радиочастотные транзисторы быстро используются в микроволновых устройствах как на субгармониках, так и на частотах прямого действия. Современное состояние должно продолжать развиваться, особенно максимальная рабочая частота, надежность, упаковка и транзисторы, адаптированные к конкретным приложениям. В настоящее время доступны транзисторы как общего назначения, так и специально разработанные для конкретных микроволновых приложений. Поэтому для проектировщика схем важно иметь представление о возможных компромиссах, чтобы лучше понять проблемы проектирования и достижимые характеристики схемы.

Для данного типа транзистора и его обработки существуют определенные различия в высокочастотных характеристиках и взаимодействии со схемой. Эти различия могут быть связаны с основными параметрами постоянного тока и ВЧ транзистора. Зная эти взаимосвязи, разработчик схемы сможет лучше понять различия между транзисторами, а разработчик оборудования лучше адаптировать параметры транзистора к конкретным критериям производительности.

Биполярный транзистор теперь обеспечивает надежную выходную мощность до 50 Вт при 150 МГц и от 15 до 20 Вт при 400 МГц. Современное состояние промышленной частоты показано на рис. 1. Это в первую очередь для класса C, выходная мощность непрерывного излучения. В большинстве источников микроволновой энергии используются усилители класса C на более низких частотах с умножением или прямое усиление класса C на запланированной выходной частоте.

Рис. 1. Современные промышленные частоты для транзисторов, работающих в непрерывном режиме класса C.

Не вводите транзистор в несовместимую схему. Изучите характеристики полупроводникового устройства, прежде чем разрабатывать схемы на его основе.
Будьте осторожны при выборе пакета. Требовать больше, чем необходимо, дорого; требуя меньше, чем нужно, вызывает проблемы.
Выбор полупроводникового устройства исключительно по цене становится дорогостоящей ошибкой, если жертвуют необходимой производительностью.
Выберите устройство, которое доступно и будет выполнять правильную работу схемы.
Оставайтесь в пределах рекомендуемых пределов, установленных производителем в его спецификациях. Это требует полного понимания параметров таблицы данных и их взаимосвязанного использования.
Не переусердствуйте с полупроводниковым устройством. Дайте максимально возможные допуски, чтобы сэкономить средства и улучшить доставку устройства от поставщика.
Узнайте о максимальных рейтингах устройств и о том, как применять их в сочетании. Не вся информация о возможных комбинациях максимальных номинальных значений всегда может быть включена в листы технических данных.
Тщательно оцените как устройство, так и работу схемы, включая все уровни нагрузки. Уровни стресса часто диктуют использование полупроводникового устройства. Применение уровней напряжения к транзистору требует полного знания его параметров и возможностей.
Обратитесь за помощью в отдел разработки приложений производителя полупроводников. Гораздо дешевле задать вопрос на ранней стадии проектирования схемы, чем после того, как все устройства будут уничтожены!

Микроволновые транзисторы – как они устроены

Скачать эту статью в формате .

PDF
Этот тип файла включает в себя графику и схемы высокого разрешения, если это применимо.

Чтобы понять характеристики транзисторов усилителя мощности и то, как параметры влияют друг на друга в сочетании с компромиссами схемы, разработчик схемы должен иметь базовое представление о конструкции устройства. Полупроводниковый кристалл, стабилизация резистора, если применимо, и упаковка устройства очень важны для микроволновых частот. Важно качественно связать конструкцию устройства с параметрами и характеристиками схемы. Таким образом, можно разумно оценить различные устройства и различия между устройствами одного семейства транзисторов.

Будет описан самый популярный в настоящее время тип конструкции транзистора — планарный эпитаксиальный диффузный переход. Этот тип в настоящее время используется всеми производителями полупроводников для обработки высокочастотных транзисторов усилителей мощности. Геометрии могут различаться, но описанные здесь концепции качественно не зависят от используемых геометрий. На параметры влияет геометрия, но отношения одинаковы для всех типов.

Базовая конструкция транзистора

Рис. 2. Планарная конструкция транзистора. Указаны основные элементы.

Планарный NPN-транзистор сконструирован, как показано на рис. 2. Рис. 3 представляет собой типичный вид сверху, показывающий встречно-штыревые (гребенчатые) соединения эмиттерной и базовой областей; который является одним из типов схемы подключения.

Рис. 3. Типичный планарный транзистор, вид сверху, демонстрирующий встречно-гребенчатую структуру. Это один из популярных шаблонов подключения.

Транзисторы для более высоких частот и более высокой выходной мощности в данной физической области чипа должны иметь повышенное отношение активной площади к физической. Для этого необходима более тонкая геометрическая структура излучателя, чтобы увеличить периферию излучателя-базы для данной физической области. Для этого требуются более мелкие излучатели, расположенные ближе друг к другу. Это, в свою очередь, требует более жестких допусков на маску, создает больше проблем с выходом и требует более тщательной обработки; таким образом создается более дорогое устройство. Определение геометрии излучателя на один микрон меньше было достигнуто в маломощных устройствах со слабым сигналом (один микрон = 10 ^-6 метра или 3,95 x 10 ^-5 дюйма). Это требование допустимости маски, однако, пока не может быть достигнуто в очень мощных транзисторах большой площади. Существующий уровень техники диктует геометрию эмиттера от 3 до 5 микрон в ширину или сторону площадки для разумных выходов.

Концепция активной зоны

Базовый привод должен подходить к переходу эмиттер-база со стороны, как показано на базовой модели конструкции. Этот базовый ток должен проходить через область под эмиттером. Чем уже ширина основания, тем выше будет боковое поверхностное сопротивление конструкции или чем выше эффективное сопротивление основания и тем больше будет падение напряжения для данного базового привода. Таким образом, напряжение эмиттер-база даже на краю перехода эмиттер-база не будет таким высоким, как напряжение эмиттер-база, приложенное к внешним выводам устройства. Кроме того, под эмиттером, вдали от области контакта база-база, доступно меньшее напряжение эмиттер-база и меньше ток включения. Это эффект «текущей отсечки».

Текущая отсечка является функцией постоянного бета (h _FE ), так как бета является функцией ширины основания. По мере увеличения нагрузки на транзистор эффект отсечки становится хуже, и активная площадь устройства (ток, несущий площадь эмиттера) увеличивается медленнее, чем при более низких уровнях тока. Как выглядит активная область, примерно показано на рис. 4. По сути, это трехмерное последовательное сопротивление с шунтирующей емкостью. По мере увеличения частоты этот встроенный фильтр нижних частот снижает нагрузку на переход база-эмиттер. Активная площадь уменьшается с увеличением частоты. Для схемотехника это означает, что полезный размер или площадь транзистора уменьшается. К сожалению, уровни импеданса меняются не так быстро, и выходная емкость изменяется лишь незначительно.

Рис. 4. Представление импеданса в модели транзистора. Эффект представляет собой фильтр нижних частот.

Рис. 5. Распределение тока транзистора для простой модели транзистора.

Как выглядит распределение тока на одной частоте для простой модели транзистора, показано на рис. 5. Из этого эскиза видно, как более высокочастотный транзистор (транзистор с большей активной к физической площади соотношение) потребует более тонкой геометрии. Например, на рис. 6а показана грубая геометрия по сравнению с рис. 6б. Для того же привода на той же частоте распределение тока будет таким, как показано. Для данной физической площади активная площадь транзистора на рис. 6b намного больше из-за более тонкой геометрии. Это делает транзистор более полезным на этой частоте. Большая активная площадь дает больший прирост мощности по причинам, которые будут обсуждаться ниже. Однако у транзистора, показанного на рис. 6b, есть проблемы, связанные с областью безопасной работы и однородностью работы, над областью которой необходимо что-то сделать, чтобы обеспечить эквивалентную безопасную работу. Это тоже будет обсуждаться.

Рис. 6. Как точная геометрия увеличивает активную площадь. At является относительно конечной геометрией. Для данной физической области b имеет более активную область из-за более тонкой геометрии.

Упаковка транзистора

Многие доступные в настоящее время транзисторы в большей степени ограничены их корпусом, чем базовыми возможностями самого чипа. Это особенно актуально для высокочастотных силовых устройств с относительно низким входным и выходным импедансом. Полное сопротивление пакета может легко быть таким же большим. Таким образом, в корпусировании транзисторов происходит революция, особенно для устройств в диапазоне СВЧ выше 400 Мгц.

Индуктивность корпуса и резистивные потери оказывают существенное влияние на характеристики схемы, в частности, на полосу пропускания, стабильность, коэффициент усиления по мощности и фазовую задержку. Полоса пропускания важна во многих схемах связи, а широкую полосу пропускания труднее достичь с помощью мощных транзисторов, чем для устройств со слабым сигналом.

Рис. 7. Эквивалентная входная схема для конфигурации с общим эмиттером, показывающая зависимость слабого сигнала между частотой, полосой пропускания, базовым сопротивлением и входным реактивным сопротивлением.

Простое представление входной цепи эквивалентного транзистора с общим эмиттером показано на рис. 7, демонстрирующем взаимосвязь для слабого сигнала между полосой пропускания, базовым сопротивлением и входным реактивным сопротивлением. Высокосигнальные r _b и C _i отличаются от малосигнальных величин, и точный количественный анализ невозможен. Однако полоса пропускания большого сигнала на входной цепи транзистора будет значительно меньше, чем предсказанная на основе измерений параметров слабого сигнала. Это в первую очередь связано с тем, что эффективное базовое сопротивление сильного сигнала, r _б , ниже.

Индуктивность корпуса эмиттера, L _e, снижает усиление мощности, как показано в следующем приблизительном уравнении.

L _e также отражает импеданс во входной цепи схемы с общим эмиттером (это наиболее широко используемая конфигурация, и здесь она рассматривается в первую очередь). Входное сопротивление, полученное с помощью анализа слабого сигнала, составляет (см. Приложение A):

, где r _e — это комбинация сопротивления эмиттера транзистора и сопротивления любого внешнего эмиттера.

Корпус с низкой индуктивностью улучшает как полосу пропускания, так и стабильность и, таким образом, облегчает согласование мощности с транзистором. Цепь с меньшей индуктивностью и меньшей добротностью означает меньшее изменение фазы по сравнению с настройкой и более широкий диапазон стабильности по отношению к внутренней обратной связи. На рис. 8 показан усовершенствованный корпус с низкой индуктивностью, включающий широколенточные выводы для коллектора и базы и эмиттер, соединенный с корпусом для обеспечения низкой и постоянной индуктивности эмиттера. Это новая концепция высокочастотного корпуса для транзисторы выше 300 Мгц. В будущем можно ожидать еще большего улучшения.

Рис. 8. Корпус малоиндуктивных транзисторов на ток 300 Мгц и выше. Для коллектора и основания используются широкие ленточные выводы, что обеспечивает лучшую стабильность в более широком диапазоне.

Параметры постоянного тока

Если известны параметры постоянного тока транзистора, он может определить, чего ожидать от ВЧ-параметров и характеристик схемы. Разработчику схемы очень полезно понимать взаимосвязь между параметрами постоянного тока и ВЧ.

Требования EIA для регистрации мощного высокочастотного транзистора под номером 2N достаточно свободны, что допускает широкий диапазон параметров. Все производители используют как можно более широкие возможности; тем не менее, чтобы поставлять хорошие продукты, параметры должны контролироваться более тщательно, чем требует стандартная регистрация EIA. Часто параметры распределения ужесточаются просто за счет выбора единиц, отвечающих требованиям конкретного приложения.

Общий эмиттер h _FE и бета

Коэффициент передачи прямого тока постоянного тока, h _FE , является наиболее важным параметром управления для процесса устройства. Множество различных ВЧ-параметров, а также характеристики схемы напрямую связаны с h _FE. Обычно его измеряют при низком напряжении и в импульсных условиях, чтобы на него не влияла рассеиваемая мощность. Как правило, h _FE увеличивается с температурой перехода.

Бета постоянного тока обычно указывается как для слаботочного, так и для сильноточного уровня. Обычно минимум и максимум указываются на слаботочных уровнях; минимальное значение, безусловно, наиболее необходимо при высоких уровнях тока. Это восходит к концепции активной области и тому факту, что при высоких уровнях тока возникает эффект отсечки тока. При высоких уровнях тока постоянное бета будет уменьшаться довольно быстро, когда плотность тока достигает высокого уровня. Следовательно, низкий h 9Устройства 0283 FE , которые имеют большую ширину базы и меньшее боковое поверхностное сопротивление в структуре базы под эмиттером транзистора, будут иметь более линейный или постоянный h _FE по сравнению с током коллектора. Устройство с высоким значением h _FE будет иметь более радикальные процентные изменения h _FE по сравнению с током коллектора. И по мере увеличения h _FE устройство будет достигать пика при более низком уровне тока.

Типичные зависимости между h _FE и током коллектора для различных уровней h _FE показаны на рис. 9 для двух разных транзисторов 400 Mc. Кривые более линейны для устройств с низким h _FE, и это должно существенно повлиять на уровень насыщения на высоких частотах и линейность выходной мощности и модуляции. Многие из основных ВЧ-параметров также напрямую коррелируют с уровнем h _FE данного транзистора для данного процесса.

Рис. 9. Зависимость h _FE к I _c для двух транзисторов с разными h _FE уровней. Блок мощностью 5 Вт имеет обозначение ITT 2N3375; транзистор 15 Вт, ИТТ 3ТЕ440.

Напряжение пробоя

Напряжение пробоя постоянного или импульсного тока обычно указывается в технических паспортах:

БВ _CEO(SUS) — Это поддерживающее напряжение между коллектором и эмиттером при заданном уровне тока, когда транзистор работает в лавинном режиме с разомкнутым выводом базы. При высоких текущих уровнях он называется LV _CEO. BV _CEO — максимальное напряжение открытой базы, которое прибор имеет в лавинной области (начальная точка). Это гарантированный уровень, до которого прибор выдержит лавинный ток коллектора без вторичного пробоя или полного провала напряжения прибора. Он всегда измеряется в импульсном режиме. Иногда определенное количество энергии подается путем возбуждения транзистора от индуктивности, которая имеет заранее определенное количество накопленной энергии.
BV _{CER(SUS )} — Это напряжение пробоя от коллектора к эмиттеру с резистором, подключенным от базы к эмиттеру. Измерение выполнено как для BV _CEO(SUS). Более распространенное обозначение — LV _CER или LV _CES, когда R _BE = 0,

.
BV _CBO — Это напряжение пробоя от коллектора к базе и, следовательно, лавинное напряжение перехода коллектор-база. Это важный параметр, поскольку как ВЧ-параметры, так и параметры работы схемы коррелируют с этим напряжением пробоя. Для данного процесса возможен довольно широкий диапазон напряжения пробоя коллектор-база в зависимости от изменения удельного сопротивления используемого кремниевого материала.

Типичные кривые напряжения пробоя для тонкого экситаксиального транзистора с низким сопротивлением и для транзистора с высоким сопротивлением и толстой эпитаксией показаны на рис. 10. Обратите внимание, что для различных конструкций транзисторов получаются существенно разные формы кривых. Возможности КСВ транзистора зависят от поддерживающей области и этих напряжений пробоя.

Рис. 10. Характеристики напряжения пробоя — типичные транзисторы. Кривые слева относятся к тонкому эпитаксиальному слою с низким удельным сопротивлением; справа — относительно толстое эпитаксиальное устройство с высоким сопротивлением.

BV _EBO — Напряжение пробоя эмиттер-база также указывается при заданном уровне тока в области лавинного пробоя. Это имеет второстепенное значение для схемотехника, когда транзистор должен работать на очень высоких частотах, потому что накопленный заряд, а не внешнее поле, управляет полем в переходе эмиттер-база в течение большей части цикла. Однако на низких частотах этот параметр важен и его следует учитывать.

Выходная емкость с общей базой (C _ob )

C _ob — важный параметр, поскольку он влияет на настройку схемы и уровень выходного импеданса транзистора. Это также относится к некоторым другим параметрам постоянного тока. В схеме с общим эмиттером C _ob также является выходной емкостью. Это связано с тем, что уровни импеданса на базе довольно низкие по сравнению с уровнем импеданса на выходе транзистора. Тем не менее, обязательно следует учитывать высокочастотное значение, а также значение сильного сигнала (которое может в два раза превышать значение слабого сигнала).

Выходная емкость транзистора фактически представляет собой емкость его перехода, соединенную последовательно с сопротивлением. Если удельное сопротивление коллектора увеличивается, эффективная выходная емкость уменьшается, если смотреть со стороны внешних клемм. Кроме того, если удельное сопротивление увеличивается, напряжение пробоя коллектор-база, BV _CBO, также увеличивается. Изменение толщины перехода и эпитаксиальной толщины также вызовет некоторое изменение выходной емкости. Типичный дистрибутив C _OB в зависимости от напряжения пробоя коллектор-база показана на рис. 11. C _OB также зависит от напряжения коллектора, что является важным фактором при работе с большим сигналом. Типовой вариант транзистора 400-Mc показан на рис. 12.

Рис. 11. Типовой C _ob -BV _CBO распределения. Это было получено на транзисторе типа ИТТ 3ТЭ440 при f ≈ 1 Мгц и V _СВ = 28 В.

Рис. 12. Типичная кривая C _ob -V _cb для транзистора 400-Mc типа ITT 3TE440. Это изменение важно при работе с большим сигналом.

Когда транзисторы работают в микроволновом диапазоне (выше 300 мкс), низкая выходная емкость важна для хорошего коэффициента усиления и высокого импеданса схемы. Основываясь на рассмотренной ранее концепции «активной области», необходимо построить более точную геометрию или изменить удельное сопротивление материала, чтобы эффективно уменьшить отношение выходной емкости к допустимой мощности. Однако изменение удельного сопротивления материала несколько снижает выходную мощность.

Напряжение насыщения коллектор-эмиттер (В _CE(SAT) )

В _CE(SAT) — важный параметр, который всегда указывается при постоянном токе, и который очень неправильно используется для силового высокочастотного транзистора. и несколько неправильно понял. Напряжение насыщения указывается при заданных токах коллектора и базы, то есть при форсированном h _FE (обычно при самом низком гарантированном h _FE , которое обычно составляет около 8 или 10).

В _CE(SAT) соответствует напряжению пробоя коллектор-база; т. е. удельное сопротивление эпитаксиального материала коллектора в транзисторе. Таким образом, устройство с более высоким напряжением пробоя имеет более высокий уровень напряжения насыщения на постоянном токе, а также на ВЧ. В высокочастотных силовых цепях с большим сигналом транзистор управляется от насыщения коллектора до отсечки. Таким образом, уровень насыщения определяет степень колебания напряжения. Соотношение между насыщением по постоянному току и насыщением по ВЧ частично контролируется геометрией устройства, поскольку оно влияет на одну и ту же площадь.

Термическое сопротивление (R _T )

R _T является важным параметром, который, наряду с максимальной номинальной рассеиваемой мощностью, создает фактические пределы уровня рассеяния силовых устройств. Это очень неправильно понятая оценка, требующая значительного понимания высокочастотной геометрии и безопасных рабочих зон.