Какие основные параметры характеризуют мощные высокочастотные транзисторы. Где применяются такие транзисторы. Какие конструктивные особенности имеют мощные ВЧ-транзисторы. Как обеспечивается их надежность и высокая мощность.
Основные характеристики мощных ВЧ-транзисторов
Мощные высокочастотные транзисторы характеризуются следующими ключевыми параметрами:
- Высокая граничная частота (до 300 МГц)
- Малая емкость коллектора
- Большая допустимая мощность рассеяния (более 1 Вт)
- Малое сопротивление насыщения
- Малое тепловое сопротивление
Обеспечение всех этих характеристик одновременно представляет сложную инженерную задачу при разработке и производстве таких транзисторов.
Области применения мощных ВЧ-транзисторов
Основные сферы применения мощных высокочастотных транзисторов включают:
- Выходные каскады радиопередатчиков
- Усилители мощности в связной аппаратуре
- Высокочастотные генераторы
- Умножители частоты
- Импульсные устройства
В этих приложениях мощные ВЧ-транзисторы обеспечивают усиление сигнала и создание мощного выходного сигнала для подачи в антенну или управления последующими каскадами.
Конструктивные особенности мощных ВЧ-транзисторов
Для обеспечения высоких характеристик мощные ВЧ-транзисторы имеют ряд конструктивных особенностей:
- Многоэмиттерная структура для увеличения плотности тока
- Планарно-эпитаксиальная технология изготовления
- Специальные корпуса с низким тепловым сопротивлением
- Многослойная структура для улучшения теплоотвода
- Оптимизированная геометрия кристалла
Эти конструктивные решения позволяют достичь требуемого сочетания высокочастотных и мощностных параметров транзисторов.
Обеспечение надежности мощных ВЧ-транзисторов
Надежность является критически важным параметром для мощных ВЧ-транзисторов. Для ее обеспечения применяются следующие подходы:
- Жесткая оптимизация структуры и конструкции транзистора
- Тщательный контроль технологических процессов производства
- Применение специальных методов защиты от перегрузок
- Использование высоконадежных материалов и корпусов
- Проведение испытаний на надежность и долговечность
Это позволяет обеспечить стабильную работу транзисторов в жестких условиях эксплуатации с высокими уровнями мощности.
Тепловые режимы работы мощных ВЧ-транзисторов
Обеспечение эффективного теплоотвода является одной из ключевых задач при разработке мощных ВЧ-транзисторов. Для этого применяются следующие методы:
- Использование корпусов с низким тепловым сопротивлением
- Оптимизация многослойной структуры кристалла для улучшения теплопроводности
- Применение специальных теплопроводящих материалов
- Разработка эффективных систем охлаждения
Правильная организация теплоотвода позволяет реализовать высокую выходную мощность транзисторов без перегрева кристалла.
Основные типы мощных ВЧ-транзисторов
Наиболее распространенными типами мощных высокочастотных транзисторов являются:
- Биполярные кремниевые n-p-n транзисторы
- Полевые транзисторы с барьером Шоттки
- MOSFET-транзисторы для СВЧ-диапазона
- Гетеробиполярные транзисторы на GaAs
Каждый тип имеет свои преимущества и недостатки, определяющие области их применения. Биполярные n-p-n транзисторы остаются наиболее массовыми приборами данного класса.
Методы измерения параметров мощных ВЧ-транзисторов
Для контроля характеристик мощных ВЧ-транзисторов применяются специальные методы измерений:
- Измерение S-параметров на высоких частотах
- Определение выходной мощности и КПД в импульсном режиме
- Измерение теплового сопротивления
- Контроль линейности амплитудной характеристики
- Проверка устойчивости к рассогласованию нагрузки
Эти измерения позволяют всесторонне оценить параметры транзисторов и их соответствие требованиям конкретных применений.
Особенности применения мощных ВЧ-транзисторов
При использовании мощных ВЧ-транзисторов необходимо учитывать следующие факторы:
- Обеспечение эффективного теплоотвода от корпуса
- Согласование входных и выходных импедансов
- Обеспечение устойчивости работы на высоких частотах
- Выбор оптимального режима по постоянному току
- Учет нелинейных искажений при больших уровнях сигнала
Правильный учет этих особенностей позволяет реализовать высокие характеристики транзисторов в конкретных схемах применения.
Высокочастотные транзисторы средней мощности импортные. Большая энциклопедия нефти и газа
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.
ВЫСОКОЧАСТОТНЫЕ И СВЕРХВЫСОКОЧАСТОТНЫЕ
Основные параметры:Uмакс. — Максимально допустимое постоянное напряжение коллектор — эмиттер
Iмакс. — Максимально допустимый постоянный ток коллектора
Pмакс. — Постоянная рассеиваемая мощность коллектора
fгран. — Граничная частота коэффициента передачи тока в схеме с ОЭ
h31э — Статический коэффициент передачи тока в схеме с ОЭ
Iкбо — Обратный ток коллектора
Kус. — Коэффициент усиления по мощности
Kш. — Коэффициент шума транзистора
Малой мощности
В корпусе SOT-23
| Наименование | Структура | Uмакс., В | Iмакс., мА | Pмакс., Вт | fгран., ГГц | Кш., дБ | h31э |
| BFR92A | N-P-N | 15 | 25 | 0,3 | 5 | 2,1 | 40-90 |
| BFR93A | N-P-N | 12 | 35 | 0,3 | 6 | 1,9 | 40-90 |
| BFR193 | N-P-N | 12 | 80 | 0,58 | 8 | 1,3 | 50-200 |
| BFS17A | N-P-N | 15 | 25 | 0,3 | 2,8 | 2,5 | 25-90 |
| BFT92 | P-N-P | 15 | 25 | 0,3 | 5 | 2,5 | 20-50 |
| BFT93 | P-N-P | 12 | 35 | 0,3 | 5 | 2,4 | 20-50 |
В корпусе TO-50
| Наименование | Структура | Uмакс., В | Iмакс., мА | Pмакс., Вт | fгран., ГГц | Кш., дБ | h31э |
| BF970 | P-N-P | 35 | 30 | 0,3 | 1 | 4,2 | 25-90 |
| BF979 | P-N-P | 20 | 50 | 0,3 | 1,75 | 3,4 | 20-90 |
| BFR90A | N-P-N | 15 | 30 | 0,3 | 6 | 1,8 | 50-150 |
| BFR91A | N-P-N | 12 | 50 | 0,3 | 6 | 1,6 | 40-150 |
| BFR96TS | N-P-N | 15 | 100 | 0,7 | 5 | 4 | 25-150 |
В корпусе TO-92
| Наименование | Структура | Uмакс., В | Iмакс., мА | Pмакс., Вт | fгран., МГц | h31э |
| BF199 | N-P-N | 25 | 25 | 0,5 | 550 | >38 |
| BF240 | N-P-N | 40 | 25 | 0,3 | >150 | 60-220 |
| BF324 | P-N-P | 30 | 25 | 0,3 | 450 | >25 |
| BF450 | P-N-P | 40 | 25 | 0,3 | 375 | >50 |
| BF494 | N-P-N | 20 | 30 | 0,3 | >260 | >30 |
| BF959 | N-P-N | 20 | 100 | 0,625 | >600 | >35 |
В различных типах корпусов
| Наименование | Структура | Uмакс., В | Iмакс., мА | Pмакс., Вт | fгран., ГГц | h31э | Корпус |
| BFG425W | N-P-N | 4,5 | 30 | 0,135 | 25 | 50-120 | SOT343R |
| BFP67 | N-P-N | 10 | 50 | 0,2 | 7,5 | 65-150 | SOT143 |
| BFP450 | N-P-N | 4,5 | 100 | 0,45 | 24 | 50-150 | SOT343R |
| BFP540 | N-P-N | 4,5 | 80 | 0,25 | 33 | 50-200 | SOT343R |
| BFP620 | N-P-N | 2,3 | 80 | 0,185 | 65 | 100-320 | SOT343R |
Отечественные ВЧ
| Наименование | Структура | Pмакс., Вт | Iмакс., мА | Uмакс., В | Iкбо., мкА | h31э | fгран., МГц | Корпус |
| КТ3102А-Ж | N-P-N | 0,25 | 200 | 20-50 | < 0,05 | 100/250-400/1000 | 150 | КТ-1-7 |
| КТ3102АМ-КМ | N-P-N | 0,25 | 200 | 20-50 | < 0,05 | 100/250-400/1000 | 150 | КТ-26 |
| КТ3107 | P-N-P | 0,3 | 100 | 20-45 | < 0,1 | 70/140-380/800 | 250 | КТ-26 |
| КТ3108 | P-N-P | 0,3 | 200 | 45-60 | < 0,2 | 50/150-100/300 | 250 | КТ-1-7 |
| КТ3117А, Б | N-P-N | 0,3 | 400 | 50 | < 10 | 40/200 | 300 | КТ-1-7 |
| КТ3117А1 | N-P-N | 0,3 | 400 | 50 | < 10 | 40/200 | 300 | КТ-26 |
| КТ3129 | P-N-P | 0,15 | 100 | 20-40 | < 1,0 | 30/120-200/500 | 200 | КТ-46 |
| КТ3130 | N-P-N | 0,1 | 100 | 15-40 | < 0,1 | 100/250-400/1000 | 150 | КТ-46 |
| КТ315 | N-P-N | 0,15 | 50-100 | 25-60 | 0,5 | 20/90-50/350 | 200 | КТ-13 |
| КТ3151А9, Д9 | N-P-N | 0,2 | 100 | 80 | < 1,0 | > 20 | 100 | КТ-46 |
| КТ3153А9 | N-P-N | 0,3 | 400 | 50 | < 0,05 | 100/300 | 250 | КТ-46 |
| КТ3157А | P-N-P | 0,2 | 30 | 250 | < 0,1 | > 50 | 60 | КТ-26 |
| КТ3172А9 | N-P-N | 0,2 | 200 | 20 | < 0,4 | 40/150 | 500 | КТ-46 |
| КТ339АМ | N-P-N | 0,26 | 25 | 25 | < 1,0 | > 25 | 550 | КТ-26 |
| КТ342АМ, БМ, ВМ | N-P-N | 0,25 | 50 | 30 | < 30 | 100/250 | 250 | КТ-26 |
| КТ361 | P-N-P | 0,15 | 50-100 | 10-45 | < 1 | 20/90-100/350 | 150 | КТ-13 |
Отечественные СВЧ
| Наименование | Структура | Pмакс., Вт | Iмакс., мА | Uмакс., В | Iкбо., мкА | h31э | fгран., МГц | Корпус |
| КТ3101А-2 | N-P-N | 0,1 | 20 | 15 | 0,5 | 35/300 | 2250 | Н/С-1 |
| КТ3101АМ | N-P-N | 0,1 | 20 | 15 | 0,5 | 35/300 | 1000 | КТ-14 |
| КТ3115А-2(Б, Д) | N-P-N | 0,07 | 8,5 | 7-10 | 0,5 | 15/80 | 5800 | КТ-22 |
| КТ3120А | N-P-N | 0,1 | 20 | 15 | 5 | > 40 | 1800 | КТ-14 |
| КТ3126А,Б | P-N-P | 0,15 | 30 | 30 | 0,5 | 25/100-60/180 | 500 | КТ-26 |
| КТ3128А1 | P-N-P | 0,3 | 30 | 35 | 0,1 | 35/150 | 800 | КТ-26 |
| КТ3168А9 | N-P-N | 0,18 | 28 | 15 | < 0,5 | 60/180 | <3000 | КТ-46 |
| КТ326А,Б | P-N-P | 0,2 | 50 | 15 | 0,5 | 20/70-45/160 | 250 | КТ-1-7 |
| КТ326АМ,БМ | P-N-P | 0,2 | 50 | 15 | 0,5 | 20/70-45/160 | 250 | КТ-26 |
| КТ368А,Б | N-P-N | 0,225 | 30 | 15 | 0,5 | 50/300 | 900 | КТ-1-12 |
| КТ368АМ,БМ | N-P-N | 0,225 | 30 | 15 | 0,5 | 50/450 | 900 | КТ-26 |
| КТ368А9, Б9 | N-P-N | 0,1 | 30 | 15 | 0,5 | 50/300 | 900 | КТ-46 |
| КТ399АМ | N-P-N | 0,15 | 30 | 15 | 0,5 | 40/170 | 1800 | КТ-26 |
Средней мощности
Импортные
| Наименование | Структура | Uмакс., В | Iмакс., мА | Pмакс., Вт | fгран., ГГц | h31э | Корпус |
| BFG135 | N-P-N | 15 | 150 | 1 | 7 | 80-130 | SOT223 |
| BFG540W | N-P-N | 15 | 120 | 0,5 | 9 | 100-250 | SOT343N |
| BFG97 | N-P-N | 15 | 100 | 1 | 5,5 | 25-80 | SOT223 |
| BFQ19 | N-P-N | 15 | 100 | 1 | 5,5 | 25-80 | SOT89 |
| BLT50 | N-P-N | 10 | 500 | 2 | 1,8 | 25 | SOT223 |
| BLT80 | N-P-N | 10 | 250 | 2 | 0,9 | 25 | SOT223 |
| BLT81 | N-P-N | 9,5 | 500 | 2 | 0,9 | 25 | SOT223 |
Отечественные ВЧ
| Наименование | Структура | Pмакс., Вт | Iмакс., мА | Uмакс., В | Iкбо., мкА | h31э | fгран., МГц | Корпус |
| КТ626А-Д | P-N-P | 9 | 1,5 | 20-80 | 1 | 15/60-40/250 | 45 | КТ-27-2 |
| КТ646А,Б | N-P-N | 3,5 | 1 | 40-50 | 10 | 40/200-150/300 | 250 | КТ-27-2 |
| КТ683А-Е | N-P-N | 8 | 1 | 60-150 | 40/120-160/480 | 50 | КТ-27-2 | |
| КТ6127А-К | P-N-P | 0,8 | 2 | 10-200 | < 20 | > 30 | 150 | КТ-26 |
| КТ630А-Е | N-P-N | 0,8 | 1 | 60-150 | < 1 | 40/120-160/480 | 50 | КТ-2-7 |
| КТ639А-И | P-N-P | 1 | 1,5 | 30-80 | < 0,1 | 40/100-180/400 | 80 | КТ-27-2 |
| КТ644А-Г | P-N-P | 1 | 0,6 | 40-60 | < 0,1 | 40/120-100/300 | 200 | КТ-27-2 |
| КТ645А | N-P-N | 0,5 | 0,3 | 50 | < 10 | 20/200 | 200 | КТ-26 |
| КТ660А,Б | N-P-N | 0,5 | 0,8 | 30-45 | < 1 | 110/220-200/450 | 200 | КТ-26 |
| КТ664А9 | P-N-P | 1 | 1 | 100 | < 10 | 40/250 | 50 | КТ-47 |
| КТ665А9 | N-P-N | 1 | 1 | 100 | < 10 | 40/250 | 50 | КТ-47 |
| КТ680А | N-P-N | 0,35 | 0,6 | 25 | < 10 | 85/300 | 120 | КТ-26 |
| КТ681А | P-N-P | 0,35 | 0,6 | 25 | < 10 | 85/300 | 120 | КТ-26 |
| КТ698 | N-P-N | 0,6 | 2 | 12-90 | < 20 | 20/118-50/649 | 100 | КТ-26 |
Большой мощности
Импортные
| Наименование | Структура | Uмакс., В | Iмакс., А | Pмакс., Вт | fгран., ГГц | h31э | Корпус |
| BLT53 | N-P-N | 10 | 2500 | 35,5 | 3,9 | 25 | SOT122D |
Отечественные ВЧ
| Наименование | Структура | Pмакс., Вт | Iмакс., А | Uмакс., В | fгран., МГц | Кус., дБ | Iкбо., мкА | Корпус |
| КТ9115А | P-N-P | 1,2 | 0,1 | 300 | > 90 | < 0,05мкА | КТ-27-2 | |
| КТ9180А-В | N-P-N | 12,5 | 3,0 | 40-80 | > 100 | КТ-27-2 | ||
| КТ9181А-В | P-N-P | 12,5 | 3,0 | 40-80 | > 100 | КТ-27-2 | ||
| КТ920А | N-P-N | 5,0 | 0,5 | 36 | 30/200 | 4 | 2 | КТ-17 |
| КТ920Б | N-P-N | 10,0 | 1,0 | 36 | 30/200 | 4 | КТ-17 | |
| КТ920В | N-P-N | 25,0 | 3,0 | 36 | 30/200 | 7,5 | КТ-17 | |
| КТ920Г | N-P-N | 25,0 | 3,0 | 36 | 30/200 | 3,5 | 7,5 | КТ-17 |
| КТ922А | N-P-N | 8,0 | 0,8 | 65 | 50/175 | 3 | 5 | КТ-17 |
| КТ922Б | N-P-N | 20,0 | 1,5 | 65 | 50/175 | 3 | 0 | КТ-17 |
| КТ922В | N-P-N | 40,0 | 3,0 | 65 | 50/175 | 40 | КТ-17 | |
| КТ922Г | N-P-N | 20,0 | 1,5 | 65 | 50/175 | 20 | КТ-17 | |
| КТ929А | N-P-N | 6,0 | 0,8 | 30 | > 50 | 8 | 5 | КТ-17 |
| КТ940А-В, A1 | N-P-N | 10,0 | 0,1 | 160-300 | > 90 | 0,5 | КТ-27-2, -26 | |
| КТ961А-В | N-P-N | 12,5 | 1,5 | 60-100 | > 50 | 10 | КТ-27-2 | |
| КТ969А | N-P-N | 6,0 | 0,1 | 250 | > 60 | 0,05 | КТ-27-2 | |
| КТ972А,Б | N-P-N | 8,0 | 4,0 | 45-60 | > 200 | 1 | КТ-27-2 | |
| КТ973А,Б | P-N-P | 8,0 | 4,0 | 45-60 | > 200 | 1 | КТ-27-2 |
Отечественные СВЧ
| Наименование | Структура | Pмакс., Вт | Iмакс., мА | Uмакс., В | fгран., МГц | Кус., дБ | Iкбо., мкА | Корпус |
| КТ913А | N-P-N | 4,7 | 0,5 | 55 | 900/1500 | 2 | 10 | КТ-16-2 |
| КТ913Б | N-P-N | 8 | 1 | 55 | 900/1500 | 2 | 50 | КТ-16-2 |
| КТ913В | N-P-N | 12 | 1 | 55 | 900/1500 | 2 | 50 | КТ-16-2 |
| КТ916А | N-P-N | 30 | 2 | 55 | 200/1800 | 2,5 | 25 | КТ-16-2 |
| КТ925А | N-P-N | 5,5 | 0,5 | 36 | 500/1250 | 12 | 7 | КТ-17 |
| КТ925Б | N-P-N | 11 | 1 | 36 | 375/1100 | 7 | 12 | КТ-17 |
| КТ925В | N-P-N | 25 | 3,3 | 36 | 300/550 | 5,3 | 30 | КТ-17 |
| КТ925Г | N-P-N | 25 | 3,3 | 36 | 300/550 | 5,3 | 30 | КТ-17 |
| КТ934А | N-P-N | 7,5 | 0,5 | 60 | > 100 | 5 | КТ-17 | |
| КТ934Б | N-P-N | 15 | 1 | 60 | > 100 | 10 | КТ-17 | |
| КТ934В | N-P-N | 30 | 2 | 60 | > 100 | 20 | КТ-17 | |
| КТ939А | N-P-N | 4 | 0,4 | 30 | 2500 | 1 | КТ-16-2 | |
| КТ939Б | N-P-N | 4 | 0,4 | 30 | > 100 | 2 | КТ-16-2 |
Наименование
К продаже
Цена от
К продаже:
3 030 шт.К продаже:
1 194 шт.К продаже:
3 550 шт.К продаже:
72 шт.К продаже:
654 шт.К продаже:
6 шт.К продаже:
5 шт.К продаже:
632 шт.К продаже:
660 шт.К продаже:
200 шт.К продаже:
100 шт.К продаже:
89 шт.К продаже:
107 шт.К продаже:
391 шт.К продаже:
912 шт.К продаже:
45 шт.К продаже:
1 844 шт.К продаже:
466 шт.К продаже:
90 шт.К продаже:
798 шт.К продаже:
1 009 шт.К продаже:
346 шт.К продаже:
2 000 шт.К продаже:
5 390 шт.К продаже:
100 шт.К продаже:
9 шт.К продаже:
675 шт.К продаже:
201 шт.К продаже:
194 шт.К продаже:
164 шт.К продаже:
100 шт.К продаже:
270 шт.К продаже:
248 шт.К продаже:
66 шт.К продаже:
673 шт.К продаже:
74 шт.К продаже:
130 шт.К продаже:
576 шт.К продаже:
5 888 шт.К продаже:
100 шт.К продаже:
476 шт.К продаже:
957 шт.К продаже:
412 шт.К продаже:
1 370 шт.К продаже:
3 478 шт.К продаже:
496 шт.К продаже:
80 шт.К продаже:
5 548 шт.К продаже:
386 шт.К продаже:
3 097 шт.К продаже:
43 шт.К продаже:
3 913 шт.К продаже:
470 шт.К продаже:
3 827 шт.К продаже:
1 693 шт.К продаже:
14 шт.К продаже:
166 шт.К продаже:
614 шт.К продаже:
168 шт.К продаже:
557 шт.К продаже:
24 247 шт.К продаже:
1 108 шт.К продаже:
530 шт.К продаже:
47 шт.К продаже:
79 шт.К продаже:
212 шт.К продаже:
1 891 шт.К продаже:
1 954 шт.К продаже:
254 шт.К продаже:
717 шт.К продаже:
137 шт.К продаже:
914 шт.К продаже:
9 032 шт.К продаже:
1 169 шт.К продаже:
128 шт.К продаже:
492 шт.К продаже:
1 067 шт.К продаже:
279 шт.К продаже:
1 025 шт.К продаже:
91 шт.К продаже:
10 610 шт.К продаже:
1 046 шт.К продаже:
700 шт.К продаже:
16 шт.К продаже:
667 шт.К продаже:
849 432 шт.К продаже:
381 шт.К продаже:
8 555 шт.К продаже:
4 643 шт.К продаже:
14 045 шт.Свч транзисторы средней мощности параметры. Мощные низковольтные СВЧ транзисторы для подвижных средств связи. Справочные данные
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,
- линейность,
- образцы будут доступны с июня 2003 года.
BLS2934-100
- полоса от 2,9 до 3,4 ГГц (все главные частоты авионики),
- использование стандартного негерметичного корпуса,
- образцы будут доступны к концу 2003 года.
Подводя итоги, можно с уверенностью сказать, что компания Philips идет в ногу со временем и предлагает транзисторы, позволяющие создавать новые устройства, которые обладают более совершенными характеристиками: меньший размер, большая выходная мощность, меньшее число компонентов обвязки и меньшая цена конечного изделия.
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.
Мощные низковольтные СВЧ транзисторы для подвижных средств связи
Журнал «Радио» постоянно информирует своих читателей о новых разработках Воронежского НИИ электронной техники в области создания мощных СВЧ транзисторов для различных областей применения . В этой статье мы знакомим специалистов и радиолюбителей с последними разработками группы СВЧ транзисторов КТ8197, КТ9189, КТ9192, 2Т9188А, КТ9109А, КТ9193 для подвижных средств связи с выходной мощностью от 0,5 до 20 Вт в диапазонах МВ и ДМВ. Ужесточение требований к функциональным и эксплуатационным параметрам современной аппаратуры средств связи предъявляет соответственно и более высокие требования к энергетическим параметрам мощных СВЧ транзисторов, их надежности, а также к конструктивному исполнению приборов.
Прежде всего необходимо иметь в виду, что возимые и носимые радиостанции питаются непосредственно от первичных источников. Для этой цели используют химические источники тока (малогабаритные батареи элементов или аккумуляторов) с напряжением, как правило, от 5 до 15 В. Пониженное напряжение питания накладывает ограничения на мощностные и усилительные свойства генераторного транзистора. Вместе с тем мощные низковольтные СВЧ транзисторы должны обладать высокими энергетическими параметрами (такими, как коэффициент усиления по мощности КуР и коэффициент полезного действия коллекторной цепи ηК) во всем рабочем частотном диапазоне.
Учитывая тот факт, что выходная мощность генераторного транзистора пропорциональна квадрату напряжения основной гармоники на коллекторе, эффект снижения уровня его выходной мощности с уменьшением питающего коллекторного напряжения может быть конструктивным путем скомпенсирован соответствующим увеличением амплитуды тока полезного сигнала. Поэтому при проектировании низковольтных транзисторов в сочетании с решением комплекса конструкторско-технологических задач должны быть оптимально решены вопросы, связанные одновременно с проблемой уменьшения напряжения насыщения коллектор-эмиттер и увеличения плотности критического тока коллектора.
Работа низковольтных транзисторов в режиме с более высокими плотностями тока по сравнению с обычными генераторными транзисторами (предназначенными для использования при Uпит=28 В и выше) усугубляет проблему обеспечения долговременной надежности из-за необходимости подавления более интенсивного проявления деградационных механизмов в токоведущих элементах и контактных слоях металлизации транзисторной структуры. С этой целью в разработанных СВЧ низковольтных транзисторах применена многослойная высоконадежная система металлизации на основе золота.
Рассматриваемые в настоящей статье транзисторы спроектированы с учетом их основного применения в усилителях мощности в режиме класса С при включении по схеме с общим эмиттером. Вместе с тем допустима их работа в режиме классов А, В, и АВ под напряжением, отличном от номинального значения, при условии, что рабочая точка находится в пределах области безопасной работы и приняты меры, не допускающие входа в режим автогенерации.
Транзисторы работоспособны и при значении Uпит менее номинального. Но в этом случае значения электрических параметров могут отличаться от паспортных. Допускается работа транзисторов с токовой нагрузкой, соответствующей значению IК max, если максимально допустимая средняя рассеиваемая мощность коллектора в непрерывном динамическом режиме РК.ср max не превышает предельного значения.
Благодаря тому, что кристаллы транзисторных структур рассматриваемых приборов изготовлены по базовой технологии и имеют общие конструктивнотехнологические признаки, у всех транзисторов одинаковый уровень пробивного напряжения. В соответствии с ТУ на приборы область их применения ограничена значением максимально допустимого постоянного напряжения между эмиттером и базой UЭБmax
Основной концептуальной идеей, позволившей сделать еще один шаг в области создания мощных низковольтных транзисторов в миниатюрном исполнении, стала разработка новых оригинальных конструктивно-технологических решений при создании серий бескорпусных транзисторов КТ8197, КТ9189, КТ9192. Сущность идеи состоит в создании конструкции транзистора на основе керамического кристаллодержателя из окиси бериллия и ленточных металлизированных выводов на гибком носителе — полиимидной пленке.
Ленточный носитель со специальным фотолитографическим рисунком в виде выводной рамки служит единым проводящим элементом, на котором одновременно формируют контакт к многоячеистой транзисторной структуре и внешние выводы прибора. Все элементы внутренней ленточной арматуры герметизируют компаундом. Размеры основания металлизированного керамического держателя — 2,5×2,5 мм. Монтажная поверхность кристаллодержателя и выводы покрыты слоем золота. Вид и габариты транзистора представлены на рис. 1,а. Для сравнения заметим, что наиболее миниатюрные зарубежные транзисторы в металлокерамическом корпусе (например, CASE 249-05 фирмы Motorola) имеют круглое керамическое основание диаметром 7 мм.
Конструктивное исполнение транзисторов серий КТ8197, КТ9189, КТ9192 предусматривает их установку на печатную плату методом поверхностного монтажа. В соответствии с рекомендациями по применению этих транзисторов пайку внешних выводов необходимо производить при температуре 125…180°С в течение не более 5 с.
Благодаря реализации запасов по электрическим и теплофизическим параметрам удалось существенно расширить область потребительских функций бескорпусных СВЧ транзисторов. В частности, для транзисторов серии КТ8197 с номинальным значением напряжения Uпит=7,5 В и серий КТ9189, КТ9192 (12,5 В) граница области безопасной работы в динамическом режиме расширена до Uпит max=15 В. Увеличение питающего напряжения относительно номинального значения позволяет поднять уровень выходной мощности портативного передатчика и соответственно увеличить дальность радиосвязи. Транзисторы способны работать без снижения рассеиваемой мощности в непрерывном динамическом режиме во всем рабочем температурном интервале.
В целом, при разработке этих транзисторов принципиальным образом, были решены вопросы не только миниатюризации, но и снижения стоимости. В результате транзисторы оказались примерно в пять раз дешевле зарубежных аналогичного класса в металлокерамическом корпусе. Разработанные миниатюрные СВЧ транзисторы могут найти самое широкое применение как при традиционном использовании в виде дискретных компонентов, так и в составе гибридных микросхемных усилителей ВЧ мощности. Очевидно, что наиболее эффективно их применение в носимых портативных радиостанциях.
Выходные ступени мобильных передатчиков обычно питают непосредственно от автомобильной аккумуляторной батареи. Транзисторы для выходных ступеней рассчитаны на номинальное напряжение питания Uпит=12,5 В. Параметрические ряды транзисторов для каждого связного диапазона построены с учетом обеспечения разрешенного максимального уровня выходной мощности для возимых передатчиков Рвых=20 Вт . Разработка мощных низковольтных СВЧ транзисторов (с Рвых>10 Вт) сопряжена с более сложными конструкторскими задачами. Дополнительно здесь возникают проблемы сложения динамической мощности и отвода тепла от больших кристаллов СВЧ структур.
Топология кристалла мощных транзисторов имеет весьма развитую эмиттерную структуру, характеризующуюся малым импедансом. Для обеспечения требуемой частотной полосы, упрощения согласования и повышения коэффициента усиления по мощности в транзисторы встраивают LC-цепь внутреннего согласования по входу. Конструктивно LC-цепь выполнена в виде микросборки на основе МДП-конденсатора и системы проволочных выводов, выполняющих роль индуктивных элементов.
В развитие мощностного ряда ранее разработанных транзисторов серии 2Т9175 для применения в УКВ диапазоне созданы транзисторы 2Т9188А (Рвых=10 Вт) и КТ9190А (20 Вт). Для диапазона ДМВ разработаны транзисторы КТ9193А (Рвых=10 Вт) и КТ9193Б (20 Вт). Транзисторы выполнены в стандартном корпусе КТ-83 (см. рис. 1,б).
Использование этого металлокерамического корпуса в свое время позволило создать высоконадежные транзисторы двойного назначения для РЭА с повышенными требованиями к внешним факторам и с возможностью эксплуатации в жестких климатических условиях. С целью обеспечения гарантированной надежности при температуре корпуса от +60°С применительно к транзисторам с выходной мощностью Рвых=10 Вт, а с Рвых=20 Вт — от +40 до +125°С максимально допустимую среднюю рассеиваемую мощность в непрерывном динамическом режиме необходимо линейно уменьшать в соответствии с формулой РК.ср max=(200-Ткорп)/RТ.п-к (где Ткорп — температура корпуса, °С; RТ.п-к — тепловое сопротивление перехода переход-корпус, °С/Вт).
В настоящее время в России создается федеральная сеть радиосвязи по стандарту NМT-450i (на частоте 450 МГц). Разработанная серия приборов КТ9189, 2Т9175, 2Т9188А, КТ9190А может практически полностью покрыть потребность в рассматриваемом секторе рынка аппаратуры на отечественной транзисторной элементной базе.
Кроме этого, уже начиная с 1995 г. в России разворачиваются федеральная сеть сотовой системы подвижной абонентной связи в рамках стандарта GSM (900 МГц) и сотовая система для региональной связи по американскому стандарту AMPS (800 МГц). Для создания указанных сотовых систем радиосвязи в ДМВ могут быть использованы малогабаритные транзисторы серии КТ9192 с выходной мощностью 0,5 и 2 Вт, а также серии КТ9193 с выходной мощностью 10 и 20 Вт.
Решение задачи миниатюризации аппаратуры и, соответственно, ее элементной базы коснулось не только носимых портативных радиопередатчиков. В ряде случаев и для возимой аппаратуры радиосвязи, а также аппаратуры специального назначения возникает потребность в уменьшении массо-габаритных показателей мощных СВЧ низковольтных транзисторов.
Для этих целей разработана модифицированная бесфланцевая конструкция корпуса на базе КТ-83 (рис. 1,в), в котором выпускают транзисторы 2Т9175А-4-2Т9175В-4, 2Т9188А-4, КТ9190А-4, КТ9193А-4, КТ9193Б-4. По электрическим характеристикам они аналогичны соответствующим транзисторам в стандартном конструктивном исполнении. Эти транзисторы монтируют низкотемпературной пайкой кристаллодержателя непосредственно к теплоотводу. Температура корпуса в процессе пайки не должна превышать +150°С, а суммарное время нагревания и пайки — 2 мин.
Основные технические характеристики рассматриваемых транзисторов представлены в табл. 1. Коэффициент полезного действия цепи коллектора всех транзисторов — 55%. Значения максимально допустимого постоянного тока коллектора соответствуют всему интервалу рабочей температуры.
Таблица 1
| Транзистор | Рабочий частотный диапазон, МГц | Выходная мощность, Вт | Коэффициент усиления по мощности, раз | Напряжение питания, В | Максимально допустимая средняя расс. мощность в непр. динамич. режиме, Вт | Максимально допустимый постоянный ток коллектора, А | Предельные допустимые значения температуры окружающей среды, °С | Максимально допустимая температура корпуса, °С | Максимально допустимая температура перехода, °С | Тепловое сопротивление переход — корпус, °С/Вт | Емкость коллектора, пФ | Граничная частота усиления, МГц |
| КТ8197А-2 | 30…175 | 0,5 | 15 | 7,5 | 2 | 0,5 | -45…+85 | — | 160 | — | 5 | 400 |
| КТ8197Б-2 | 2 | 10 | 5 | 1 | 15 | |||||||
| КТ8197В-2 | 5 | 8 | 8 | 1,6 | 25 | |||||||
| КТ9189А-2 | 200…470 | 0,5 | 12 | 12,5 | 2 | 0,5 | -45…+85 | — | 160 | — | 4,5 | 1000 |
| КТ9189Б-2 | 2 | 10 | 5 | 1 | 13 | |||||||
| КТ9189В-2 | 5 | 6 | 8 | 1,6 | 20 | 900 | ||||||
| КТ9192А-2 | 800…900 | 0,5 | 6 | 12,5 | 2 | 0,5 | -45…+85 | — | 160 | — | 4,5 | 1200 |
| КТ9192Б-2 | 2 | 5 | 5 | 1,6 | 13 | |||||||
| 2Т9175А; 2Т9175А-4 | 140…512 | 0,5 | 10 | 7,5 | 3,75 | 0,5 | -60 | 125 | 200 | 12 | 10 | 900 |
| 2Т9175Б; 2Т9175Б-4 | 2 | 6 | 7,5 | 1 | 6 | 16 | ||||||
| 2Т9175В; 2Т9175В-4 | 5 | 4 | 15 | 2 | 3 | 30 | 780 | |||||
| 2Т9188А; 2Т9188А-4 | 200…470 | 10 | 5 | 12,5 | 35 | 5 | -60 | 125 | 200 | 4 | 50 | 700 |
| КТ9190А; КТ9190А-4 | 200…470 | 20 | — | 12,5 | 40 | 8 | -60 | 125 | 200 | 3 | 65 | 720 |
| КТ9193А; КТ9193А-4 | 800…900 | 10 | 4 | 12,5 | 23 | 4 | -60 | 125 | 200 | 5 | 35 | 1000 |
| КТ9193Б; КТ9193Б-4 | 20 | — | 40 | 8 | 3 | 60 |
На рис. 2,а изображена полная схема транзисторов 2Т9188А, КТ9190А, а на рис. 2,б — транзисторов серий КТ8197, КТ9189, КТ9192, 2Т9175 (l — расстояние от границы пайки до клеевого шва герметизирующей крышки или герметизирующего покрытия кристаллодержателя. Это расстояние регламентировано в рекомендациях по применению СВЧ транзисторов в ТУ на них и обязательно учитывается при расчете реактивных элементов транзисторов). Параметры реактивных элементов, показанных на схемах, сведены в табл. 2. Эти параметры необходимы для расчета согласующих цепей усилительного тракта разрабатываемых устройств.
Разработка новой транзисторной элементной базы открывает широкую перспективу как создания современной профессиональной коммерческой, а также любительской аппаратуры радиосвязи, так и совершенствования уже разработанной с целью улучшения ее электрических параметров, снижения массы, габаритов и стоимости.
Таблица 2
| Параметры реактивных элементов транзистора | Транзистор | |||||||||
| 2Т9175А; 2Т9175А-4 | 2Т9175Б; 2Т9175Б-4 | 2Т9175В; 2Т9175В-4 | 2Т9188А; 2Т9188А-4 | КТ9190А; КТ9190А-4 | КТ9193А; КТ9193А-4 | КТ9193Б; КТ9193Б-4 | КТ8197А-2; КТ9189А-2; КТ9192А-2 | КТ8197Б-2; КТ9189Б-2; КТ9192Б-2 | КТ8197В-2; КТ9189В-2 | |
| L Б1 , нГн | 3 | 2,3 | 1,8 | 0,66 | 0,73 | 1 | 0,84 | 0,19 | 0,1 | 0,2 |
| L Б2 , нГн | — | — | — | 0,17 | 0,38 | 0,58 | 0,37 | — | — | — |
| L Э1 , нГн | 0,5 | 0,35 | 0,28 | 0,16 | 0,15 | 0,26 | 0,19 | 0,22 | 0,12 | 0,12 |
| L Э2 , нГн | — | — | — | 0,2 | 0,22 | 0,31 | 0,26 | — | — | — |
| L К1 , нГн | 1,25 | 1,1 | 1 | 0,61 | 0,57 | 0,71 | 0,61 | 0,59 | 0,59 | 0,59 |
| С1, пФ | — | — | — | 370 | 600 | 75 | 150 | — | — | — |
Литература
- Асессоров В., Кожевников В., Косой А. Научный поиск российских инженеров. Тенденция развития мощных СВЧ транзисторов. — Радио, 1994, № 6, с. 2, 3.
- Асессоров В., Кожевников В., Косой А. Новые транзисторы СВЧ. — Радио, 1996, № 5, с. 57, 58.
- Асессоров В., Асессоров А., Кожевников В., Матвеев С. Линейные СВЧ транзисторы для усилителей мощности. — Радио, 1998, № 3, с. 49-51.
- Радиостанции с угловой модуляцией сухопутной подвижной службы. ГОСТ 12252-86 (СТ СЭВ 4280-83).
Читайте и пишите полезные
| Транзистор | Параметр | |||||||||||||
| n-p-n | Iкбо при Uкб мА/В | Iэбо при Uэб мА/В | h31э ед. | Frp Мгц | Ск пф | т к пС | Uкб max В | Uкэ max В | Uэб max В | Iк max А | I к имп А | Iб max А | P max Вт | Рт max Вт |
| 2Т606А | 1/65 | 0,1/4 | 3,5 | 0,01 | 0,4 | 0,8 | 0,1 | 0,8 | 2,5 | |||||
| КТ606А | 1,5/65 | 0,3/4 | 0.012 | 0,4 | 0,8 | 0,1 | 0,8 | 2,5 | ||||||
| КТ606Б | 1,5/65 | 0,3/4 | 0,012 | 0,4 | 0,8 | 0,1 | 0,6 | 2,0 | ||||||
| 2Т607А-4 | н/д | н/д | 0,125 | н/д | н/д | 0,3 | 1,0 | |||||||
| КТ607А-4 | н/д | н/д | 0,15 | н/д | н/д | 0.9 | 1.5 | |||||||
| КТ607Б-4 | н/д | н/д | 4,5 | 0,15 | н/д | н/д | 0,8 | 1,5 | ||||||
| 2Т610А | 0,5/20 | 0,1/4 | 50-250 | 4,1 | 0,3 | н/Д | н/д | 1,5 | н/д | |||||
| 2Т610Б | 0,5/20 | 0,1/4 | 20-250 | 4,1 | 0,3 | н/д | н/д | 1,5 | н/д | |||||
| КТ610А | 0,5/20 | 0,1/4 | 50-300 | 4,1 | 0,3 | н/д | н/д | 1,5 | н/д | |||||
| КТ610Б | 0,5/20 | 0,1/4 | 50-300 | 4,1 | 0,3 | н/д | н/д | 1,5 | н/д | |||||
| 2Т633А | 0,003/30 | 0,003/4 | 40-140 | 3,3 | н/д | 4,5 | 0,2 | 0,5 | 0,12 | 0,36 | 1,2 | |||
| КТ633Б | 0,01/30 | 0,01/4 | 20-160 | 3,3 | н/д | 4,5 | 0,2 | 0,5 | 0,12 | 0,36 | 1,2 | |||
| 2Т634А | 1/30 | 0,2/3 | н/д | 3,5 | 0,15 | 0,25 | 0,07 | 0,96 | 1.8 | |||||
| КТ634Б | 2/30 | 0,4/3 | н/д | 3,5 | 0,15 | 0,25 | 0,07 | 0,96 | 1,8 | |||||
| 2Т637А | 0,1/30 | 0,2/2,5 | 30-140 | 2,5 | 0,2 | 0,3 | 0,1 | 1,5 | н/д | |||||
| КТ637А | 0,1/30 | 0,2/2,5 | 30-140 | 2,5 | 0,2 | 0,3 | 0,1 | 1,5 | н/д | |||||
| КТ637Б | 2/30 | 0,2/2,5 | 30-140 | 2,5 | 0,2 | 0,3 | 0,1 | 1,5 | н/д | |||||
| 2Т640А | 0,5/25 | 0,1/3 | min 15 | 1,3 | 0,6 | 0,06 | н/д | н/д | 0,6 | н/д | ||||
| КТ640А | 0,5/25 | 0,1/3 | min 15 | 1,3 | 0,6 | 0,06 | н/д | н/д | 0,6 | н/д | ||||
| КТ640Б | 0,5/25 | 0,1/3 | min 15 | 1,3 | 0,06 | н/д | н/д | 0,6 | н/д | |||||
| КТ640В | 0,5/25 | 0,1/3 | min 15 | 1,3 | 0,06 | н/д | н/д | 0,6 | н/д | |||||
| 2Т642А | 1/20 | 0,1/2 | н/д | 1,1 | н/д | 0,06 | н/д | н/д | 0,5 | н/д | ||||
| КТ642А | 1/20 | 0,1/2 | н/Д | 1,1 | н/д | 0,06 | н/д | н/д | 0,5 | н/д | ||||
| 2Т642А1 | 0,5/15 | 0,1/2 | н/д | н/д | н/д | 0,04 | н/д | н/д | 0.35 | н/д | ||||
| 2Т642Б1 | 0,5/15 | 0,1/2 | н/д | н/д | н/д | 0,04 | н/д | н/д | 0,35 | н/д | ||||
| 2Т642В1 | 0,5/15 | 0,1/2 | н/д | н/д | н/д | 0,04 | н/д | н/д | 0,2с | н/д | ||||
| 2Т642Г1 | 0,5/15 | 0,1/2 | н/д | н/д | н/д | 0,04 | н/д | н/д | 0,23 | н/д | ||||
| 2Т643А-2 | 0,02/25 | 0,01/3 | 50-150 | 1,8 | н/д | 0,12 | 0,12 | н/д | 3,15 | н/д | ||||
| 2Т643Б-2 | 0,02/25 | 0,01/3 | 50-150 | 1,8 | н/д | 0,12 | 0,12 | н/д | 0,15 | н/д | ||||
| 2Т647А-2 | 0,05/18 | 0,2/2 | н/Д | 1,5 | н/д | н/Д | 0,09 | н/д | н/д | 5,56 | 0,8 | |||
| КТ647А-2 | 0,05/18 | 0,2/2 | н/д | 1.5 | н/д | н/д | 0,09 | н/Д | н/д | 0,56 | 0,8 | |||
| 2Т648А-2 | 1/18 | 0.2/2 | н/д | 1,5 | н/д | н/д | 0,06 | н/д | н/д | 0,4 | 0,6 | |||
| КТ648А-2 | 1/18 | 0,2/2 | н/д | 1,5 | н/д | н/д | 0,06 | н/д | н/д | 0,4 | 0,6 | |||
| 2Т657А-2 | 1/12 | 0,1/2 | 60-200 | н/д | н/д | 0,06 | н/д | н/д | 0,31 | н/д | ||||
| 2Т657Б-2 | 1/12 | 0,1/2 | 60-200 | н/д | н/д | 0.06 | н/д | н/д | 0,31 | н/д | ||||
| 2Т657В-2 | 1/12 | 0,1/2 | 35-50 | н/д | н/д | 0,06 | н/д | н/д | 3,37 | н/д | ||||
| КТ657А-2 | 1/12 | 0,1/2 | 60-200 | н/д | н/д | 0,06 | н/д | н/д | 3,37 | н/д | ||||
| КТ657Б-2 | 1/12 | 0,1/2 | 60-200 | н/д | н/д | 0,06 | н/д | н/д | 3,37 | н/д | ||||
| КТ657В-2 | 1/12 | 0,1/2 | 35-50 | н/д | н/д | 0.06 | н/д | н/д | 3,37 | н/д | ||||
| КТ659А | н/д | н/д | min 35 | н/д | 1,2 | н/д | н/д | н/д | ||||||
| 2Т671А | 1/15 | 0,4/1,5 | н/д | 1,5 | н/д | 1,5 | 0,15 | 0,15 | н/д | 0,9 | н/д | |||
| 2Т682А-2 | 1мкА/10 | 0,02/1 | 40-70 | н/д | н/д | 0,05 | н/д | н/д | 0,33 | н/д | ||||
| 2Т682Б-2 | 1мкА/10 | 0,02/1 | 80-100 | н/д | н/Д | 0,05 | н/д | н/д | 0,33 | н/д | ||||
| КТ682А-2 | 1мкА/10 | 0,02/1 | 40-50 | н/д | н/д | 0,05 | н/д | н/д | 0,33 | н/д |
В таблице приняты такие обозначения электрических параметров транзисторов:
Iкбо — обратный ток коллектора (коллектор-база), в числителе, при напряжении между коллектором и базой, в знаминателе.
Iэбо — обратный ток эмиттера (эмиттер -база), в числителе, при напряжении между эмиттером и базой, в знаминателе.
h31э — статический коэффициент передачи тока (коэффициент усиления).
Fгр — верхняя граничная частота коэффициента передачи транзистора.
Ск — емкость коллекторного перехода, т к — постоянная времени цепи обратной связи (не более).
Ukб max — максимальное допустимое напряжение между коллектором и базой.
Uкэ max — максимальное допустимое напряжение между коллектором и эмиттером
Uэб max — максимальное допустимое напряжение между эмиттером и базой.
Iк max — максимальный ток коллектора.
Iк имп. — максимальный импульсный коллекторный ток.
Iб max — максимальный ток базы.
Рmax — максимальная мощность без теплоотвода.
Рт max — максимальная мощность с теплоотводом.
Мощные СВЧ-транзисторы Philips Semiconductors
Мощные СВЧ-транзисторы Philips Semiconductors
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 | Корпус |
|---|---|---|
| BLF1043 | 10 | SOT538 |
| BLF1046 | 45 | SOT467 |
| BLF1049 | 125 | SOT502A |
| BLF0810-90 | 16 | SOT502A |
| BLF0810-180 | 32 | SOT502A |
| BLF900-110 | 25 | SOT502A |
| Тип | Pвых, Вт | Корпус |
|---|---|---|
| BLF2043 | 10 | SOT538 |
| BLF1822-10 | 10 | SOT467C |
| BLF1822-30 | 30 | SOT467C |
| BLF1820-70 | 65 | SOT502A |
| BLF1820-90 | 90 | SOT502A |
| Тип | PсрWCDMA,Вт | Корпус |
|---|---|---|
| BLF1822-10 | 1 | SOT467C |
| BLF1822-30 | 4 | SOT467C |
| BLF202230 | 4 | SOT608A |
| BLF2022-70 | 7,5 | SOT502A |
| BLF2022-120 | 20 | SOT539A |
| BLF2022-125 | 20 | SOT634A |
| BLF2022-150 | 25 | SOT634A |
| BLF2022-180 | 35 | SOT539A |
| 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).
Рекомендуемые решения для стандарта GSM: на 800 МГц: BGF844 + BLF1049 на 900 МГц: BGF944 + BLF1049 на 1800 МГц: BGF1801-10 + BLF1820-10 на 1900 МГц: BGF1901-10 + BLF1820-10
Рекомендуемые решения для стандарта CDMA: на 800 МГц: BGF802-20 + BLF0810-180 на 1900 МГц: BGF1901-10 + BLF1820-90
Рекомендуемые решения для стандарта EDGE:
BGF0810-90
- выходная мощность: 40 Вт,
- усиление: 16 дБ,
- КПД: 37%,
- ослабление мощности по соседнему каналу ACPR: -60 дБ,
- амплитуда вектора ошибок EVM: 2%.
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),
- надежный, устойчивый к рассогласованию,
- устойчив к отключению антенны,
- 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,
- линейность,
- образцы будут доступны с июня 2003 года.
BLS2934-100
- полоса от 2,9 до 3,4 ГГц (все главные частоты авионики),
- использование стандартного негерметичного корпуса,
- образцы будут доступны к концу 2003 года.
Подводя итоги, можно с уверенностью сказать, что компания Philips идет в ногу со временем и предлагает транзисторы, позволяющие создавать новые устройства, которые обладают более совершенными характеристиками: меньший размер, большая выходная мощность, меньшее число компонентов обвязки и меньшая цена конечного изделия.
Автор: Владимир Захаров,
Email: [email protected]
Мощные ВЧ и СВЧ полевые транзисторы для аппаратуры средств радиосвязи — Компоненты и технологии
Мощные кремниевые ВЧ и СВЧ транзисторы в дискретном конструктивном исполнении по-прежнему остаются основными и незаменимыми активными элементами передающих устройств различных средств телекоммуникаций [1]. В настоящее время наиболее динамично развивается разработка и применение мощных полевых транзисторов. Возможность реализации более высоких по сравнению с биполярными транзисторами входных сопротивлений делает полевые транзисторы более универсальными при работе в широкой полосе частот и упрощает схемотехнические задачи сложения динамической мощности. В сравнении с мощными кремниевыми биполярными транзисторами в полевых транзисторах практически отсутствует механизм тепловой и электрической неустойчивости. Эти свойства полевых транзисторов делают их привлекательными при построении генераторных усилителей мощности. Отсутствие тепловой нестабильности у мощных полевых транзисторов дает им существенный выигрыш: оптимизированные для работы, например, на частотах диапазонов МВ и ДМВ (100–200 и 400–500 МГц), они могут устойчиво работать на более низких частотах КВ-диапазона (вплоть до 1 МГц). Для аналогичных биполярных транзисторов это достаточно проблематично, так как со снижением частотного диапазона режим работы приближается к статическому, где явление тепловой нестабильности проявляется наиболее резко, и повышается склонность к автогенерации. В этом случае, как известно, для обеспечения надежной работы биполярного транзистора специально предусматриваются конструктивные меры и вводятся параметрические ограничения, сужающие область их применения. Справедливости ради надо отметить, что, несмотря на указанные преимущества полевых транзисторов, первые разработки отечественных СВЧ полевых транзисторов характеризовались низким значением коэффициента усиления по мощности Кур на уровне 3–5 [2]. Повышение значений Кур можно достичь за счет уменьшения удельной проходной емкости, значение которой непосредственно влияет на усилительные свойства транзистора [3].
При создании приборов рассматриваемого класса данная задача решалась путем разработки оригинальной конструкции транзисторной ячейки [4]. Фрагмент вертикального среза такой базовой транзисторной ячейки показан на рис. 1. Из приведенного рисунка видно, что транзисторная структура реализуется методом двойной диффузии по так называемой технологии DMOS. В предложенной конструкции полевого транзистора эффект снижения проходной емкости достигается за счет дополнительно встроенной области толстого подзатворного окисла (3) над стоковой областью. При оптимальном соотношении площади подзатворного тонкого (2) и толстого (3) окисла и их толщин удается существенно увеличить значение коэффициента усиления по мощности транзистора (примерно в 2–2,5 раза) по сравнению с традиционной конструкцией полевого транзистора.
Рис. 1. Поперечное сечение элементарной ячейки структуры вертикального DMOS транзистора. 1 – металл, 2 – подзатворный тонкий окисел, 3 – подзатворный толстый окисел, 4 – поликремний
Расчет и оптимизация параметров технологических процессов изготовления кристаллов мощных СВЧ транзисторов проводились с использованием программно-аппаратных средств: ПК на базе процессора АMD Athlon 64 3,0 ГГц с пакетом программ ISE TCAD 10.0, позволяющих создать адекватную модель кремниевой технологии и определить режимы для получения необходимых профилей распределения примесей в структурах. Далее полученные выходные данные моделирования технологического процесса, такие как двумерные профили распределения примесей и параметры технологических слоев стоковых, истоковых и затворных областей кристалла, закладываются в модель транзистора. В результате моделирования технологического процесса создавалась базовая ячейка транзисторного кристалла с оптимальными параметрами. На основе созданной модели рассчитывались электрофизические характеристики (распределение токов, тепловых полей, напряженностей электрического поля по площади транзисторной структуры), а на их основе—SPICE-параметры разрабатываемых транзисторов [5, 6].
Так, на основе разработанной базовой ячейки полевого транзистора была создана серия современных приборов с выходной мощностью 60, 150 и 300 Вт для применения в диапазоне частот до 230 МГц, а также 5, 10, 20, 40, 80 и 150 Вт—для диапазона частот до 500 МГц. Схемотехнические вопросы по созданию тестовых усилителей мощности для разработанных транзисторов решались на основе системы сквозного моделирования и проектирования Microvawe Office 2002 фирмы AWR. Основные эксплуатационные параметры разработанных ВЧ и СВЧ полевых транзисторов приведены в таблице 1. Следует отметить, что уровень регламентированных значений коэффициента усиления по мощности для всего ряда рассматриваемых полевых транзисторов лежит в диапазоне 10–30. В этой же таблице приведены и ближайшие зарубежные функциональные аналоги.
Таблица 1. Основные эксплуатационные параметры двух серий мощных СВЧ (DMOS) транзисторов
Данные полевые транзисторы предназначены для построения предварительных, промежуточных и оконечных каскадов усилительных трактов в аппаратуре радиосвязи специального назначения. Но они могут быть использованы и как приборы «двойного» назначения. Основная область их применения—бортовые и стационарные радиостанции. Область применения связана с напряжением источника питания 28 В, используемого в аппаратуре указанного класса, и частотным диапазоном, отведенным для радиосвязи. Надежность транзисторов отвечает требованиям отечественных военных стандартов и обеспечивается уровнем применяемой современной эпитаксиально-планарной технологии, многослойной системой металлизации на основе золота и соответствующим корпусным исполнением приборов. Предельно допустимые электрические режимы эксплуатации транзисторов приведены в таблице 2.
Таблица 2. Предельно-допустимые электрические режимы эксплуатации транзисторов в диапазоне рабочих температур; Примечания: 1—значения Рср макс приведены для температуры корпуса +60 °С
Для наглядности внешний вид примененных стандартных золоченых металлокерамических корпусов показан на рис. 2. В конструкции корпусов использована металлизированная керамика из окиси бериллия. Тип корпуса для каждого конкретного транзистора выбирался из соображений реализации оптимального соотношения мощностных, усилительных и теплофизических свойств прибора. Для каждого заданного уровня выходной (и, соответственно, рассеиваемой) мощности корпус должен быть как можно более миниатюрным и удобным для монтажа на плату или теплоотвод. Транзисторы 2П979А и 2П979Б выполнены в корпусе КТ-56. Транзистор 2П978А выполнен в корпусе КТ-83. Данные транзисторы используются в однотактных схемах. Наиболее мощные транзисторы, такие как 2П819А, 2П979В, 2П977А, а также 2П978Б, 2П978В, 2П978Г и 2П978Д, являются балансными, что означает наличие двух кристаллов транзистора с соединенными истоковыми областями в одном корпусе. Последние выполнены, соответственно, в корпусах типа КТ-82, КТ-81 и КТ-44. При двухтактном включении балансного транзистора потенциал средней точки равен нулю, что соответствует условию виртуальной земли. Это позволяет исключить влияние внешней индуктивности истокового вывода и повысить входной и выходной импедансы транзистора, что упрощает конструкцию усилительного каскада и повышает его коэффициент усиления по мощности в более широкой полосе рабочих частот.
Рис. 2. Внешний вид корпусов
Как видно из табличных данных, параметры разработанных мощных СВЧ полевых транзисторов отвечают самым высоким требованиям, предъявляемым к современной элементной базе приборов рассматриваемого класса, и соответствуют высокому техническому уровню. Обладая невысокой ценой (примерно на 25–30% ниже по сравнению с аналогичными зарубежными), эти транзисторы способны конкурировать на внутреннем и внешнем рынках. В ходе выполнения разработки отдельные типы опытных образцов полевых транзисторов прошли успешные испытания в составе аппаратуры ряда заинтересованных потребителей. Разработанные транзисторы выпускаются на Воронежском ФГУП «НИИЭТ». Система качества на предприятии отвечает требованиям ИСО 9001 и сертифицирована на соответствие требованиям «Военэлектронсерта».
Литература- Асессоров В. В., Кожевников В. А., Дикарев В. И., Асессоров А. В. Мощные СВЧ транзисторы для связной радиоаппаратуры // Электроника: Наука, Технология, Бизнес. 1999. № 2.
- Перельман Б. Л. Новые транзисторы. Ч. 3. М.: 1996.
- Асессоров В. В., Кожевников В. А., Дикарев В. И. и др. Исследование зависимости коэффициента усиления по мощности в МОП СВЧ транзисторах от емкости обратной связи // Межвузовский сборник научных трудов «Твердотельная электроника и микроэлектроника». Воронеж. 2003.
- Асессоров В. В., Кожевников В. А., Дикарев В. И. и др. Исследование и разработка высокоэффективных структур МДП-транзисторов для генераторных усилителей мощности в диапазоне до 500 МГц. // Труды восьмой Международной научно-технической конференции «Актуальные проблемы твердотельной электроники и микроэлектроники». Ч. 2. Дивноморское. 2002.
- Кожевников В. А., Григорьев Р. Г., Быкадорова Г. В. Программный комплекс для моделирования структуры истоковых и канальных областей мощных полевых СВЧ транзисторов // Труды восьмой международной научно-технической конференции «Актуальные проблемы твердотельной электроники и микроэлектроники». Ч. 2. Дивноморское. 2002.
- Асессоров В. В., Петров Б. К., Кожевников В. А., Дикарев В. И. и др. Моделирование процесса легирования истоковых и канальных областей мощных СВЧ МОП транзисторов // Труды девятой международной научно-технической конференции «Актуальные проблемы твердотельной электроники и микроэлектроники». Ч. 2. Дивноморское. 2004.
| Артикул | Диапазон частот, МГц | Усиление, дБ | Коэффициент шума, дБ | Компрессия OP1dB, дБм |
Питание, В / mA |
Корпус | Размер, мм | Уровнень качества | Данные |
| BFP620 | 0 — 6 000 | [email protected] ГГц; 11@6 ГГц | [email protected] ГГц; 1.3@6 ГГц | 14.5 | 1.5 / 80 | SOT-343 | 2.0×2.1 | AEC-Q101 | |
| BFP620F | 0 — 6 000 | [email protected] ГГц; 10@6 ГГц | [email protected] ГГц; 1.3@6 ГГц | 14 | 1.5 / 80 | TSFP-4 | 0.8×1.4 | AEC-Q101 | |
| BFP640 | 0 — 6 000 | [email protected] ГГц; [email protected] ГГц | [email protected] ГГц; [email protected] ГГц | 13 | 3 / 6…25 | SOT-343 | 2.0×2.1 | AEC-Q101 | |
| BFP640ESD | 0 — 10 000 | [email protected] ГГц; 10@10 ГГц | [email protected] ГГц; 2.0@10 ГГц | 12 | 3 / 6…30 | SOT-343 | 2.0×2.1 | AEC-Q101 | |
| BFP640F | 0 — 6 000 | [email protected] ГГц; [email protected] ГГц | [email protected] ГГц; [email protected] ГГц | 13.5 | 3 / 6…25 | TSFP-4-1 | 0.8×1.4 | AEC-Q101 | |
| BFP640FESD | 0 — 10 000 | [email protected] ГГц; 11@10 ГГц | [email protected] ГГц; 1.7@10 ГГц | 11.5 | 3 / 6…30 | TSFP-4-1 | 0.8×1.4 | AEC-Q101 | |
| BFP720 | 0 — 10 000 | [email protected] ГГц; 15@10 ГГц | [email protected] ГГц; 0.95@10 ГГц | 6 | 3 / 5…13 | SOT-343 | 2.0×2.1 | — | |
| BFP720ESD | 0 — 10 000 | [email protected] ГГц; 15.5@10 ГГц | [email protected] ГГц; 1.5@10 ГГц | 6.5 | 3 / 5…15 | SOT-343 | 2.0×2.1 | — | |
| BFP720F | 0 — 10 000 | [email protected] ГГц; 15@10 ГГц | [email protected] ГГц; 1.0@10 ГГц | 6 | 3 / 5…13 | TSFP-4-1 | 0.8×1.4 | — | |
| BFP720FESD | 0 — 10 000 | [email protected] ГГц; 15.5@10 ГГц | [email protected] ГГц; 1.3@10 ГГц | 7 | 3 / 5…15 | TSFP-4-1 | 0.8×1.4 | — | |
| BFP740 | 0 — 10 000 | [email protected] ГГц; 15@10 ГГц | [email protected] ГГц; 1.35@10 ГГц | 11 | 3 / 6…15 | SOT-343 | 2.0×2.1 | — | |
| BFP740ESD | 0 — 10 000 | [email protected] ГГц; 14.5@10 ГГц | [email protected] ГГц; 1.8@10 ГГц | 10 | 3 / 6…25 | SOT-343 | 2.0×2.1 | — | |
| BFP740F | 0 — 10 000 | [email protected] ГГц; 14@10 ГГц | [email protected] ГГц; 1.5@10 ГГц | 11 | 3 / 6…15 | TSFP-4-1 | 0.8×1.4 | — | |
| BFP740FESD | 0 — 10 000 | [email protected] ГГц; 14.0@10 ГГц | [email protected] ГГц; 1.45@10 ГГц | 10 | 3 / 6…25 | TSFP-4-1 | 0.8×1.4 | — | |
| BFR740EL3 | 0 — 12 000 | [email protected] ГГц; 11.0@12 ГГц | [email protected] ГГц; 1.5@12 ГГц | 6.5…11 | 3 / 6…15 | TSLP-3-10 | 0.6×1.0 | — | |
| BFR740L3RH | 0 — 12 000 | [email protected] ГГц; 11.0@12 ГГц | [email protected] ГГц; 1.5@12 ГГц | 6.5…11 | 3 / 6…15 | TSLP-3-9 | 0.6×1.0 | — | |
| BFP840ESD | 0 — 12 000 | [email protected] ГГц; 15.5@12 ГГц | [email protected] ГГц; 1.45@12 ГГц | 4.5 | 1.8 / 5…10 | SOT-343 | 2.0×2.1 | — | |
| BFP840FESD | 0 — 12 000 | [email protected] ГГц; 15.5@12 ГГц | [email protected] ГГц; 1.3@12 ГГц | 4.5 | 1.8 / 5…10 | TSFP-4-1 | 0.8×1.4 | — | |
| BFR840L3RHESD | 0 — 12 000 | [email protected] ГГц; 13.5@12 ГГц | [email protected] ГГц; 1.1@12 ГГц | 4 | 1.8 / 5…10 | TSLP-3-9 | 0.6×1.0 | — | |
| BFP842ESD | 0 — 6 000 | [email protected] ГГц; [email protected] ГГц | [email protected] ГГц; [email protected] ГГц | 6.5…8 | 2.5 / 5…15 | SOT-343 | 2.0×2.1 | — | |
| BFP843 | 0 — 10 000 | [email protected] ГГц; 13.5@10 ГГц | [email protected] ГГц; 1.85@10 ГГц | 0…7 | 1.8 / 8…15 | SOT-343 | 2.0×2.1 | — | |
| BFP843F | 0 — 10 000 | [email protected] ГГц; 13.5@10 ГГц | [email protected] ГГц; 1.7@12 ГГц | 0.5…7 | 1.8 / 8…15 | TSFP-4-1 | 0.8×1.4 | — | |
| BFR843EL3 | 0 — 10 000 | [email protected] ГГц; 14.5@10 ГГц | [email protected] ГГц; 1.35@12 ГГц | 1.5…7.5 | 1.8 / 8…15 | TSLP-3-9 | 0.6×1.0 | — |
Области рынка | Область применения | Лучшие продукты | Основное преимущество |
Авионика | Передатчики системы идентификации «свой-чужой», дальномеры, Азимутально-дальномерная радиосистема ближней навигации (TACAN), система предупреждения столкновения самолётов в воздухе (TCAS), передача данных, транспондеры, системы навигации | Биполярные: 1030-1090 МГц 1400 Вт GaN: 1030-1090 МГц 750 Вт GaN: 915-1260 МГц 600 Вт | Высокая импульсная мощность, размеры, вес, длительная мощность и кпд, может изготовляться под заказ потребителя |
РЛС | РЛС управления воздушным движением, первичные обзорные РЛС L/S/C-диапазона, метеорологические РЛС, РЛС для получения изображений, РЛС с активной антенной решеткой (АФАР), радиолокационные станции сопровождения | Биполярные: 1,2-1,4ГГц 370Вт GaN: 1,2-1,4 ГГц 600 Вт GaN: 2,7-3,1 ГГц 400 Вт GaN: 3,1-3,5 ГГц 280 Вт GaN: 5,3-5,9 ГГц 110 Вт | Высокая импульсная мощность, размеры, вес, длительная мощность и кпд, большие объемы производства, выпуск по спецификации заказчика. Приборы для мощных импульсных систем во всей линейки продуктов (драйверы) |
Индустриальное, научное и медицинское оборудование | Полупроводниковое капитальное оборудование, линейные ускорители, оборудование для сварки, сушки и нагрева, медицинское оборудование | Биполярные: VHF/UHF/L и S-диапазон GaN: UHF/L, S и C-диапазон | Длительная доступность биполярных транзисторов, поддержка узкоспециализированных применений, высокая мощность, размеры, вес, длительная мощность и кпд. |
Связь | Системы спутниковой связи, оборудование каналов передачи данных, сухопутные подвижные радиосистемы, вещание | Биполярные: VHF/UHF/ L и S диапазон GaN: UHF/L, S и C-диапазон | Длительная доступность биполярных транзисторов. Для GaN — размеры, вес, мощность и кпд. Выпуск под требования заказчика и поддержка узкоспециализированных применений. |
Оборона/космос | Первичные обзорные РЛС L/S/C-диапазона, РЛС с активной антенной решеткой (АФАР), передача телеметрии от ракет, станции РЭБ, РЛС для получения изображений, оборудование для защищенных каналов передачи данных, навигация и сопровождение | Биполярный: 1030/1090 МГц 1200 Вт GaN: 1,2-1,4 ГГц 600 Вт GaN: 2,7-2,9 ГГц 500 Вт GaN: 3,1-3,5 ГГц 280 Вт GaN: 5,3-5,9 ГГц 110 Вт | Высокая надежность и отбор для специальных применений (оборона, космос, флот), размеры, вес, мощность и кпд. Длительная доступность, выпуск под требования заказчика |
High Frequency Transistors, в Kasba Peth, Pune, Aakar Industrial Electronics
High Frequency Transistors, в Kasba Peth, Pune, Aakar Промышленная электроника | ID: 12866119148Описание продукта
Высокочастотные (ВЧ) транзисторы — это транзисторы, которые используются для небольших сигналов, которые работают на высоких частотах для приложений высокоскоростной коммутации.Технические характеристики:
Марка:
Упаковка:
Минимальное количество заказа:
Запросы от розничной торговли не принимаются.
Заинтересовал этот товар? Получите последнюю цену у продавца
Связаться с продавцом
Изображение продукта
О компании
Год основания 2002
Юридический статус фирмы Партнерство Фирма
Характер бизнеса Оптовый торговец
Количество сотрудников До 10 человек
Годовой оборот50 лакх — 1 крор
Участник IndiaMART с сентября 2013 г.
GST27AALFA3415G1ZO
Основанная в 2002 году, мы, Aakar Industrial Electronics , являемся одними из признанных оптовых торговцев, поставщиков и трейдеров исключительного качественного ассортимента интегральных схем , конденсаторов, транзисторов, светодиодных фонарей, светодиодных дисплеев, резисторов, подстроечных резисторов, SMD Конденсаторы, зуммер, МОП-транзистор, реле .Наш ассортимент продукции получен от некоторых из ведущих продавцов отрасли, которые производят эти продукты по номиналу с предопределенными промышленными стандартами, используя оптимальное качественное сырье и модульные машины. Предлагаемые нами продукты широко приветствуются и ценятся нашими уважаемыми клиентами за их точные размеры, прочную конструкцию, высокую долговечность, надежность, отличную производительность и длительный срок службы. Эти продукты предоставлены нами по доступным ценам нашим уважаемым покровителям.Видео компании
Вернуться к началу 1 Есть потребность?
Получите лучшую цену
Есть потребность?
Получите лучшую цену
Масштабируемая высокопроизводительная радиочастотная электроника на основе двухслойной большой области MoS2
Радисавлевич Б., Раденович А., Бривио Дж., Джакометти В. и Кис А. Однослойные транзисторы MoS 2 . Nat. Nanotechnol. 6 , 147–150 (2011).
ADS CAS Статья Google ученый
Sarkar, D. et al. MoS 2 полевой транзистор для биосенсоров нового поколения без этикеток. ACS Nano 8 , 3992–4003 (2014).
ADS CAS Статья Google ученый
Vu, Q.A. et al. Двухполюсная память с плавающим затвором с гетероструктурами Ван-дер-Ваальса для сверхвысокого отношения включения / выключения. Nat. Commun. 7 , 12725 (2016).
ADS CAS Статья Google ученый
Huang, M. et al. Многофункциональные высокоэффективные гетероструктуры Ван-дер-Ваальса. Nat. Nanotechnol. 12 , 1148 (2017).
ADS CAS Статья Google ученый
Вахтер С., Полюшкин Д. К., Бетге О. и Мюллер Т. Микропроцессор на основе двумерного полупроводника. Nat. Commun. 8 , 14948 (2017).
ADS CAS Статья Google ученый
Li, X. et al. Потенциал и предел производительности транзисторов MoS 2 . Adv. Матер. 27 , 1547–1552 (2015).
CAS Статья Google ученый
Desai, S. B. et al. MoS 2 транзисторов с длиной затвора 1 нм. Наука 354 , 99 (2016).
ADS CAS Статья Google ученый
Si, M. et al. Крутая отрицательная емкость без гистерезиса MoS 2 транзисторов. Nat. Nanotechnol. 13 , 24–28 (2018).
ADS CAS Статья Google ученый
Rai, A. et al. Прогресс в разработке контактов, легирования и подвижности MoS 2 : атомарно тонкий 2D-полупроводник. Кристаллы 8 , 316 (2018).
Артикул Google ученый
Zhang, J. et al. Гибкий диод Шоттки из индия – галлия – цинка – оксида, работающий на частотах выше 2,45 ГГц. Nat. Commun. 6 , 7561 (2015).
Артикул Google ученый
Wu, Y. et al. Высокочастотные масштабированные графеновые транзисторы на алмазоподобном углероде. Природа 472 , 74–78 (2011).
ADS CAS Статья Google ученый
Wu, Y. et al. Современная графеновая высокочастотная электроника. Nano Lett. 12 , 3062–3067 (2012).
ADS CAS Статья Google ученый
Cheng, R. et al. Многослойные транзисторы на основе дисульфида молибдена и схемы для высокоскоростной гибкой электроники. Nat. Commun. 5 , 5143 (2014).
CAS Статья Google ученый
Красножон Д., Лембке Д., Найфелер К., Леблебичи Ю. и Кис А. MoS 2 транзисторов, работающих на гигагерцовых частотах. Nano Lett. 14 , 5905–5911 (2014).
ADS CAS Статья Google ученый
Sanne, A. et al. Радиочастотные транзисторы и схемы на основе CVD MoS 2 . Nano Lett. 15 , 5039–5045 (2015).
ADS CAS Статья Google ученый
Чанг, Х.-Й. и другие. Монослой большой площади MoS 2 для гибкой маломощной ВЧ наноэлектроники в режиме ГГц. Adv. Матер. 28 , 1818–1823 (2016).
CAS Статья Google ученый
Sanne, A. et al. Встроенный затвор CVD MoS 2 СВЧ полевых транзистора . npj 2D Mater. Прил. 1 , 26 (2017).
ADS Статья Google ученый
Lee, Y.-H. и другие. Синтез атомных слоев MoS 2 большой площади методом химического осаждения из газовой фазы. Adv. Матер. 24 , 2320–2325 (2012).
CAS Статья Google ученый
Zhan, Y., Liu, Z., Najmaei, S., Ajayan, P. M. & Lou, J. Выращивание в паровой фазе большой площади и определение характеристик атомных слоев MoS 2 на подложке SiO 2 . Малый 8 , 966–971 (2012).
CAS Статья Google ученый
van der Zande, A. M. et al. Зерна и границы зерен в высококристаллическом монослое дисульфида молибдена. Nat. Матер. 12 , 554 (2013).
ADS Статья Google ученый
Kang, K. et al. Высокоподвижные полупроводниковые пленки толщиной три атома с однородностью в масштабе пластины. Природа 520 , 656–660 (2015).
ADS CAS Статья Google ученый
Ji, Q. et al. Нечеткое распределение ориентации и поведение слияния однослойных доменов MoS 2 на сапфире. Nano Lett. 15 , 198–205 (2015).
ADS CAS Статья Google ученый
Chen, W. et al. Выращивание крупных монокристаллов и высококачественного монослоя MoS с помощью химического осаждения из газовой фазы с помощью кислорода. 2 . J. Am. Chem. Soc. 137 , 15632–15635 (2015).
CAS Статья Google ученый
Chen, J. et al. Химическое осаждение из газовой фазы крупногабаритных монослойных кристаллов MoSe 2 на расплавленное стекло. J. Am. Chem. Soc. 139 , 1073–1076 (2017).
CAS Статья Google ученый
Ju, M. et al. Универсальная стратегия захвата подложки для выращивания строго монослойных кристаллов дихалькогенидов переходных металлов. Chem. Матер. 29 , 6095–6103 (2017).
CAS Статья Google ученый
Wang, H. et al. Интегральные схемы на двухслойных транзисторах MoS 2 . Nano Lett. 12 , 4674–4680 (2012).
ADS CAS Статья Google ученый
Zheng, J. et al. Высокоподвижные многослойные хлопья MoS 2 с низким контактным сопротивлением, выращенные методом химического осаждения из газовой фазы. Adv. Матер. 29 , 1604540 (2017).
Артикул Google ученый
Jeon, J. et al. Послойный CVD-рост двумерных пленок MoS 2 большой площади. Наноразмер 7 , 1688–1695 (2015).
ADS CAS Статья Google ученый
Ван Х., Фенг Х., Ву Ю. и Цзяо Л. Контролируемый синтез высококристаллических хлопьев MoS 2 путем химического осаждения из паровой фазы. J. Am. Chem. Soc. 135 , 5304–5307 (2013).
CAS Статья Google ученый
Zobel, A. et al. Химическое осаждение из газовой фазы и характеристика однородных двухслойных и трехслойных кристаллов MoS 2 . J. Mater. Chem. С 4 , 11081–11087 (2016).
CAS Статья Google ученый
Ye, H. et al. К механистическому пониманию вертикального роста двухмерных материалов Ван-дер-Ваальса: многомасштабная модель и эксперименты. АСУ Нано 11 , 12780–12788 (2017).
CAS Статья Google ученый
Li, H. et al. От объема к монослою MoS 2 : эволюция рамановского рассеяния. Adv. Функц. Матер. 22 , 1385–1390 (2012).
ADS CAS Статья Google ученый
Splendiani, A. et al. Возникающая фотолюминесценция в монослое MoS 2 . Nano Lett. 10 , 1271–1275 (2010).
ADS CAS Статья Google ученый
Li, T. et al. Транспортировка в сильном поле высокопроизводительных транзисторов с черным фосфором. Заявл. Phys. Lett. 110 , 163507 (2017).
ADS Статья Google ученый
Xiong, X. et al. Высокопроизводительные электронные и фотонные устройства с черным фосфором и диэлектриком HfLaO. IEEE Electron Dev. Lett. 39 , 127–130 (2018).
ADS Статья Google ученый
Инглиш, К. Д., Шайн, Г., Дорган, В. Е., Сарасват, К. К. и Поп, Э. Улучшенные контакты к транзисторам MoS 2 путем напыления металла в сверхвысоком вакууме. Nano Lett. 16 , 3824–3830 (2016).
ADS CAS Статья Google ученый
Liu, Y. et al. Превышение предела производительности транзисторов на основе дисульфида молибдена размером менее 100 нм. Nano Lett. 16 , 6337–6342 (2016).
ADS CAS Статья Google ученый
Nourbakhsh, A. et al. MoS 2 полевой транзистор с длиной канала менее 10 нм. Nano Lett. 16 , 7798–7806 (2016).
ADS CAS Статья Google ученый
Rai, A. et al. Стабильное легирование на воздухе и повышение собственной подвижности в однослойном дисульфиде молибдена за счет инкапсуляции аморфного субоксида титана. Nano Lett. 15 , 4329–4336 (2015).
ADS CAS Статья Google ученый
Амитрадж, В., Дживон, К., Амритеш, Р., Леонард, Ф. Р. и Санджай, К. Б. Теоретическое и экспериментальное исследование легирования на основе вакансий монослоя MoS 2 на оксиде. 2D Матер. 2 , 045009 (2015).
Артикул Google ученый
Альхарби, А. и Шахрджерди, Д. Контактная инженерия однослойных CVD-транзисторов MoS 2 . В 75-й ежегодной конференции по исследованиям устройств (DRC) (Институт инженеров по электротехнике и электронике, 2017).
Макклеллан, К. Дж., Ялон, Э., Смит, К. К. Х., Сурьяванши, С. В. и Поп, Э.Эффективное легирование n-типа монослоя MoS 2 AlO x . В 75-й ежегодной конференции по исследованиям устройств (DRC) (Институт инженеров по электротехнике и электронике, 2017).
Rai, A. et al. Легирование MoS 2 , опосредованное межфазными кислородными вакансиями диэлектриками с высоким κ. На 73-й ежегодной конференции по исследованиям устройств (DRC) (Институт инженеров по электротехнике и электронике, 2015 г.).
Дин, М.Дж. И Фьелдли Т. А. КМОП-ВЧ-моделирование, характеристика и приложения (World Scientific, Сингапур, 2002).
Забронировать Google ученый
Wang, H. et al. Радиочастотные транзисторы с черным фосфором. Nano Lett. 14 , 6424–6429 (2014).
ADS CAS Статья Google ученый
Holland, K. D. et al.Влияние контактного сопротивления на f T и f max графена по сравнению с транзисторами MoS 2 . IEEE Trans. Nanotechnol. 16 , 94–106 (2017).
CAS Google ученый
Gao, Q. et al. Короткоканальный смеситель из графена с высокой линейностью. IEEE Electron Dev. Lett. 38 , 1168–1171 (2017).
ADS CAS Статья Google ученый
Нгуен, К. Разработка радиочастотных интегральных схем (John Wiley & Sons, Hoboken, 2015).
Забронировать Google ученый
Yu, C., He, Z. Z., Liu, Q. B. & Song, X. B. Графеновый усилитель MMIC на подложке SiC. IEEE Electron Dev. Lett. 37 , 684–687 (2016).
ADS CAS Статья Google ученый
Andersson, M. A., Zhang, Y. & Stake, J. Интегрированный смеситель на кремниевом транзисторе с субгармоническим резистивным графеном на частоте 185–215 ГГц. IEEE Trans. Микроу. Теория Техн. 65 , 165–172 (2017).
ADS Статья Google ученый
Преобразователь частоты — обзор
VII.M Транзисторные усилители
В начале 1970-х годов была проведена достаточная исследовательская работа над СВЧ-транзисторами, чтобы ясно показать, что GaAs FET предлагает интригующие возможности в усилителе мощности, приемном усилителе и частоте конвертер приложений.Производительность этого класса транзисторов является результатом высокой подвижности электронов элементов класса III – V в периодической таблице и способности проектировать геометрию транзистора, более близкую к планарной. У этих транзисторов были менее строгие требования к пространству, чем у эквивалентных биполярных блоков, и, как следствие, они могли предложить лучшие высокочастотные характеристики для заданной степени сложности производства.
Последовала разработка схем, и впервые активные микроволновые схемы были разработаны с использованием подхода к проектированию эквивалентных схем, который был достаточно подробным, чтобы точно прогнозировать производительность и, в то же время, достаточно простым, чтобы позволить прямые вычисления геометрия устройства.Схемы усилителя могут быть спроектированы так, чтобы покрывать 10% полосы пропускания, поэтому регулировка частоты в полевых условиях не требуется. Это явное преимущество перед применением планарных триодных ламп и диодных усилителей IMPATT. Усилитель мощностью 2 Вт и частотой 4 ГГц был разработан для замены планарного триодного усилителя во многих приложениях, за ним последовала версия с мощностью 5 Вт, которая дала возможность увеличить мощность более старых релейных систем с мощностью 2 Вт. Полевой опыт с усилителями мощности на полевых транзисторах с GaAs показал, что после короткого периода приработки отказы случаются редко, а характеристики достаточно стабильны, поэтому плановое техническое обслуживание не требуется.Это приводит к значительной экономической экономии для тех, кто владеет и эксплуатирует эти системы.
Низкий собственный шум GaAs FET-транзистора используется для увеличения чувствительности приемной части ретранслятора. Созданы усилители с коэффициентом шума 2 дБ, обеспечивающие улучшение чувствительности приемника как минимум в 2 раза. Чтобы получить наилучший коэффициент шума, длина и ширина затвора транзистора должны быть минимальными. Использование общего транзисторного малошумящего усилителя в прямоугольном волноводе с несколькими репитерами в тандеме обеспечивает низкий коэффициент шума для всех устройств при значительной экономии затрат.Обычный усилитель на входе приемника, если он не спроектирован так, чтобы иметь низкие характеристики интермодуляции, может привести к нежелательным межканальным перекрестным помехам в условиях сильного избирательного замирания. Следовательно, конструкции линейных усилителей иногда необходимы в приложениях низкого уровня на входе приемника.
В начале 1980-х дальнейшие разработки полупроводников продолжали оказывать влияние на возможности компонентов для микроволновых радиорелейных систем. Разработка полевого транзистора с двумя электродами затвора позволила разработать новую группу преобразователей частоты и схем управления усилением с достаточным усилением, чтобы замаскировать шум от последующих элементов схемы.Специальные легирующие составы, введение индия и улучшенная геометрия полупроводника привели к более высокой подвижности электронов, более близким расстояниям, более тонким проводникам и лучшему основанию. Возможность добавления элементов согласования схемы на полупроводниковом кристалле повысила эффективность СВЧ-излучения. Монолитные схемы с одним или несколькими каскадами на одном кристалле и устройства с высокой подвижностью электронов являются примерами этих улучшений. Разработчики схем смогли внедрить значимые программы компьютерного проектирования, которые позволяют более полную оценку схем и вариантов окружающей среды на стадии проектирования.
Типичные рабочие характеристики теперь включают уровни мощности до 100 Вт на низких микроволновых частотах (1 ГГц) и до 8 Вт на 18 ГГц. Полоса пропускания с относительно постоянным усилением была расширена до октавы или более. Усилители для цифровой модуляции квадратурной амплитудной модуляции имеют выходную мощность 4 Вт или более при насыщении, а коэффициенты усиления и линейности равны или превышают таковые у ЛБВ. Усилители с низким уровнем шума имеют коэффициент шума 1 дБ на частоте 1 ГГц, 1,3 дБ на частоте 6 ГГц и 3 дБ на частоте 20 ГГц.При охлаждении до 20 К возможны такие низкие показатели шума, как 0,1 дБ на 1 ГГц, 0,25 дБ на 6 ГГц и 0,9 дБ на 20 ГГц. При использовании транзисторов с высокой подвижностью электронов был получен коэффициент шума при комнатной температуре 1,4 дБ на частоте 11 ГГц. Если используется охлаждение, коэффициент шума снижается до 0,35 дБ.
Схемы, которые объединяют диэлектрический резонатор и транзистор GaAs FET в конфигурации генератора, могут обеспечить стабильный источник частоты со стабильностью долей на миллион на градус Цельсия, что удовлетворяет требованиям на короткие расстояния.Для более ответственных операций транзистор, работающий в цепи фазовой автоподстройки частоты с низкочастотным опорным сигналом, обеспечивает еще лучшую стабильность частоты.
Транзисторы из нитрида галлия делают высокочастотную силовую электронику более эффективной и компактной — применение в авиационной и коммуникационной электронике
Институт солнечных энергетических систем им. Фраунгофера ISE, SUMIDA Components & Modules GmbH и Liebherr Elektronik GmbH участвуют в совместном проекте «GaN-резонансный».Целью проекта является разработка резонансного преобразователя постоянного тока в постоянный ток на GaN-транзисторах, который должен работать с частотами переключения значительно выше 1 МГц и номинальной мощностью 3 кВт. Одновременное возникновение чрезвычайно высоких частот переключения и высокой передаваемой мощности требует использования специальных инновационных индуктивных компонентов. Разработка таких устройств составляет значительную часть совместного проекта. Из-за высоких потерь мощности доступные сегодня решения ограничивают технически практичную частоту коммутации.Таким образом, существующие решения не подходят для будущих приложений, которые требуют одновременно существенно более высокой удельной мощности и более высокой эффективности. Это достижение может быть реализовано только за счет инноваций в области индуктивных компонентов (материалы и геометрия сердечника, конструкции обмоток и концепции охлаждения).
В области управления синхронно с применяемой частотой переключения новые проблемы, возникающие из-за более высоких частот, будут решены в совместном проекте.К таким вопросам относятся, например, широкополосный сбор данных и обработка сигналов. Чтобы использовать преимущества высокой частоты переключения, вычислительная мощность, используемая для управления преобразователем постоянного тока в постоянный, должна быть увеличена на такую же величину, что и частота переключения или части управления, которые должны выполняться с помощью аналоговых устройств.
Область авиационной электроники — одна из возможных областей применения разрабатываемого резонансного преобразователя напряжения. В этой области первостепенное значение имеют компактность и малый вес.Количество вредных выбросов, которые вызывают особую озабоченность, особенно на большой высоте, можно уменьшить, уменьшив вес системы. Благодаря более высокой удельной мощности электроника также хорошо подходит для других мобильных приложений. Небольшая занимаемая площадь, низкая потребность в охлаждении и малый вес являются решающими критериями для сектора мобильности. Другое применение — источники питания для серверных ферм или коммуникационной электроники в целом. Сегодня мировое потребление энергии для инфраструктуры связи достигло огромных размеров.Помимо экономии материала с помощью этой технологии, также могут быть уменьшены потери мощности. Это приводит не только к повышению эффективности, но и к снижению требований к охлаждению.
Партнеры по сотрудничеству Fraunhofer ISE, SUMIDA Components & Modules GmbH и Liebherr-Elektronik Gmbh составляют высококвалифицированный консорциум. Обладая разнообразным опытом в области силовой электроники, индуктивных устройств и авиационной электроники, они идеально дополняют друг друга.
Биполярный транзистор с изолированным затвором или транзистор IGBT
Биполярный транзистор с изолированным затвором , также называемый для краткости IGBT , представляет собой нечто среднее между обычным биполярным переходным транзистором (BJT) и полевым транзистором (MOSFET), что делает его идеальным в качестве полупроводниковое коммутационное устройство.
IGBT-транзистор использует лучшие части этих двух типов общих транзисторов, высокий входной импеданс и высокую скорость переключения полевого МОП-транзистора с низким напряжением насыщения биполярного транзистора, и объединяет их вместе для создания другого типа переключения транзисторов. устройство, способное выдерживать большие токи коллектор-эмиттер с практически нулевым током затвора.
Типичный IGBT
Биполярный транзистор с изолированным затвором (IGBT) сочетает в себе технологию с изолированным затвором (отсюда и первая часть его названия) полевого МОП-транзистора с выходными характеристиками обычного биполярного транзистора (отсюда и вторая часть его названия).
Результатом этой гибридной комбинации является то, что «IGBT-транзистор» имеет характеристики переключения выхода и проводимости биполярного транзистора, но управляется напряжением, как MOSFET.
БТИЗв основном используются в приложениях силовой электроники, таких как инверторы, преобразователи и источники питания, где требования к твердотельному коммутационному устройству не полностью удовлетворяются силовыми биполярами и силовыми полевыми МОП-транзисторами. Доступны сильноточные и высоковольтные биполяры, но их скорости переключения медленные, в то время как силовые полевые МОП-транзисторы могут иметь более высокие скорости переключения, но высоковольтные и сильноточные устройства дороги и труднодоступны.
Преимущество биполярного транзистора с изолированным затвором перед биполярным транзистором или полевым МОП-транзистором состоит в том, что он обеспечивает больший выигрыш по мощности, чем стандартный биполярный транзистор, в сочетании с более высоким напряжением и меньшими входными потерями полевого МОП-транзистора. По сути, это полевой транзистор, интегрированный с биполярным транзистором в форме конфигурации типа Дарлингтона, как показано.
Биполярный транзистор с изолированным затвором
Мы можем видеть, что биполярный транзистор с изолированным затвором представляет собой трехконтактное устройство для повышения проводимости, которое объединяет вход N-канального MOSFET с изолированным затвором и выход биполярного транзистора PNP, подключенный по типу конфигурации Дарлингтона.
В результате терминалы имеют маркировку: Collector , Emitter и Gate . Два из его выводов (C-E) связаны с путем проводимости, по которому проходит ток, а его третий вывод (G) управляет устройством.
Величина усиления, достигаемая биполярным транзистором с изолированным затвором , представляет собой соотношение между его выходным сигналом и его входным сигналом. Для обычного биполярного переходного транзистора (BJT) величина усиления приблизительно равна отношению выходного тока к входному току, называемого бета.
Для металлооксидного полупроводникового полевого транзистора или полевого МОП-транзистора входной ток отсутствует, поскольку затвор изолирован от основного токоведущего канала. Следовательно, коэффициент усиления полевого транзистора равен отношению изменения выходного тока к изменению входного напряжения, что делает его устройством крутизны, и это также верно для IGBT. Тогда мы можем рассматривать IGBT как силовой BJT, базовый ток которого обеспечивается полевым МОП-транзистором.
Биполярный транзистор с изолированным затвором может использоваться в схемах усилителя малых сигналов почти так же, как транзисторы типа BJT или MOSFET.Но поскольку IGBT сочетает в себе низкие потери проводимости BJT с высокой скоростью переключения силового MOSFET, существует оптимальный твердотельный переключатель, который идеально подходит для использования в приложениях силовой электроники.
Кроме того, IGBT имеет гораздо более низкое сопротивление в открытом состоянии, R ON , чем эквивалентный MOSFET. Это означает, что падение напряжения I 2 R на биполярной выходной структуре для данного тока переключения намного меньше. Операция прямой блокировки транзистора IGBT идентична силовому полевому МОП-транзистору.
При использовании в качестве переключателя с статическим управлением биполярный транзистор с изолированным затвором имеет номинальные значения напряжения и тока, аналогичные номинальным значениям тока и напряжения биполярного транзистора. Однако наличие изолированного затвора в IGBT делает его намного проще в управлении, чем BJT, поскольку требуется гораздо меньшая мощность привода.
Биполярный транзистор с изолированным затвором просто включается или выключается путем активации и деактивации его клеммы затвора. Подача положительного сигнала входного напряжения на затвор и эмиттер будет держать устройство в состоянии «ВКЛ», в то время как установка нулевого или слегка отрицательного входного сигнала затвора приведет к его отключению во многом так же, как биполярный транзистор. или eMOSFET.Еще одним преимуществом IGBT является то, что он имеет гораздо более низкое сопротивление канала в открытом состоянии, чем стандартный полевой МОП-транзистор.
Характеристики IGBT
Поскольку IGBT — это устройство, управляемое напряжением, для поддержания проводимости через устройство требуется только небольшое напряжение на затворе, в отличие от BJT, которые требуют, чтобы базовый ток постоянно подавался в достаточном количестве для поддержания насыщения.
Также IGBT является однонаправленным устройством, что означает, что он может переключать ток только в «прямом направлении», то есть от коллектора к эмиттеру, в отличие от полевых МОП-транзисторов, которые имеют возможность двунаправленного переключения тока (контролируемого в прямом направлении и неконтролируемого в обратном направлении. ).
Принцип работы и схемы управления затвором биполярного транзистора с изолированным затвором очень похожи на схему N-канального силового МОП-транзистора. Основное отличие состоит в том, что сопротивление основного проводящего канала, когда ток течет через устройство в его состоянии «ВКЛ», в IGBT намного меньше. Из-за этого номинальный ток намного выше по сравнению с MOSFET эквивалентной мощности.
Основными преимуществами использования биполярного транзистора с изолированным затвором по сравнению с другими типами транзисторных устройств являются его высокое напряжение, низкое сопротивление в открытом состоянии, простота управления, относительно быстрая скорость переключения и в сочетании с нулевым током управления затвором, что делает его хорошим выбором. для среднескоростных приложений с высоким напряжением, таких как широтно-импульсная модуляция (ШИМ), управление переменной скоростью, импульсные источники питания или инверторы постоянного и переменного тока с солнечной батареей и преобразователи частоты, работающие в диапазоне сотен килогерц.
Общее сравнение BJT, MOSFET и IGBT приведено в следующей таблице.
IGBT Сравнительная таблица
| Устройство Характеристика | Мощность Биполярный | Питание МОП-транзистор | БТИЗ |
| Номинальное напряжение | Высокая <1 кВ | Высокая <1 кВ | Очень высокий> 1 кВ |
| Текущий рейтинг | Высокая <500A | Низкий <200A | высокий> 500A |
| Входной привод | Ток, ч FE 20-200 | Напряжение, В GS 3-10В | Напряжение, В GE 4-8В |
| Входное сопротивление | Низкая | Высокая | Высокая |
| Выходное сопротивление | Низкий | Среднее | Низкая |
| Скорость переключения | Медленно (США) | Быстро (нС) | Среднее |
| Стоимость | Низкий | Среднее | Высокая |
Мы видели, что биполярный транзистор с изолированным затвором представляет собой полупроводниковое переключающее устройство, которое имеет выходные характеристики биполярного переходного транзистора, BJT, но управляется как полевой транзистор на основе оксида металла, MOSFET.
Одним из основных преимуществ транзистора IGBT является простота, благодаря которой его можно включить в положение «ВКЛ», подав положительное напряжение затвора, или переключить в состояние «ВЫКЛ», сделав сигнал затвора нулевым или слегка отрицательным, что позволяет использовать его в множество коммутационных приложений. Он также может работать в линейной активной области для использования в усилителях мощности.
Благодаря более низкому сопротивлению в открытом состоянии и потерям проводимости, а также его способности переключать высокие напряжения на высоких частотах без повреждений, биполярный транзистор с изолированным затвором идеально подходит для управления индуктивными нагрузками, такими как обмотки катушек, электромагниты и двигатели постоянного тока.
Новый претендент на трон силовых транзисторов
Как GaN угрожает короне MOSFETБолее 35 лет силовые полевые МОП-транзисторы доминируют в области проектирования преобразователей мощности в диапазоне от низкой до средней мощности. Этому способствовали постоянные инновации в структуре компонентов и связанных с ними полупроводниковых технологиях.Их успеху также способствовали быстрые коммутационные характеристики и низкие потери, а также простота использования в различных схемах топологии.
Технология кремниевых MOSFET
Однако на заре нового тысячелетия кремниевые силовые полевые МОП-транзисторы достигают своих теоретических пределов производительности, а это означает, что дальнейший прогресс в источниках питания и системах управления питанием больше не будет столь простым для достижения с помощью этих переключающих элементов.
Текущие тенденции в конструкции блоков питания сосредоточены на повышении эффективности и плотности мощности, которые выходят за рамки возможностей технологии кремниевых MOSFET.Инженерам-разработчикам нужны новые коммутационные устройства, отвечающие этим требованиям. Так начинается концепция транзисторов из нитрида галлия (GaN).
Характеристики GaN
Первые силовые транзисторы на основе GaN были представлены в начале 2000-х годов после того, как более десяти лет использовались в качестве стандартного прибора в высокочастотной технологии. Благоприятное сочетание химико-физических характеристик, предлагаемых GaN, таких как в десять раз превышающая электрическую прочность кремния, высокая подвижность электронов и плотность носителей, очень быстрая рекомбинация носителей и, наконец, что не менее важно, высокая максимальная температура перехода более 400 ° C — открывают дополнительные перспективы для этого материала.
Применительно к силовым транзисторам эти характеристики позволяют изготавливать транзисторы с высокой частотой коммутации. Это, в свою очередь, улучшает удельную мощность систем преобразования энергии благодаря более низким потерям проводимости, а также благодаря уменьшению типичного размера и веса системы — например, за счет уменьшения размера пассивных компонентов в условиях быстрого переключения.
Таким образом, транзисторы из нитрида галлиястановятся реальной и привлекательной альтернативой кремниевым транзисторам и начинают завоевывать область силовой электроники.
Обзор и преимущества структуры гибридного инжекторного транзистора с дренажным затвором (HD-GiT) от Panasonic
Многие переключатели из GaN в диапазоне 600 В, представленные до сих пор, имели недостаток в том, что они были самопроводящими (обычно включены). В отличие от полевых МОП-транзисторов, это означает, что они проводят ток при отсутствии напряжения на затворе. В качестве контрмеры некоторые производители внедрили каскодные структуры для получения нормально выключенных переключателей. Однако каскодные структуры имеют серьезные недостатки по сравнению с одиночными нормально выключенными транзисторами, такие как невозможность прямого управления скоростью переключения элемента GaN, повышенная сложность изготовления и увеличение количества паразитных элементов из-за природы схемы.
Напротив, транзисторы Panasonic X-GaN TMявляются усовершенствованной структурой транзисторов с высокой подвижностью электронов (HEMT), которые обычно отключены. Как и в HEMT, очень подвижный двумерный электронный газ генерируется на границе между двумя материалами с разной шириной запрещенной зоны. Дополнительная структура затвора с p-легированием придает транзисторам X-GaN их нормально выключенные характеристики (см. Рисунок 1). Предлагаемая структура транзистора называется инжекторным транзистором с гибридным стоком (HD-GiT).
Рисунок 1: Инжекционный транзистор с гибридным стоком (HD-GiT)Поскольку к затвору HD-GiT можно получить прямой доступ, схема затвора может быть спроектирована для управления и регулировки du / dt и di / dt транзистора — большое преимущество по сравнению с каскадом.
Боковая структура GiT также выгодна для быстрого переключения, поскольку ее паразитные емкости обычно ниже, чем у вертикальных структур, таких как, например, кремниевые полевые МОП-транзисторы с суперпереходом (см. Рисунок 2).
Таким образом, показатель качества (RDS (on) ∙ QG) GiT на 600 В / 70 нОм составляет ~ 350 мОм ∙ нКл, другими словами, примерно в десять раз меньше, чем у современных кремниевых компонентов.
Рисунок 2: Обычно паразитные емкости нижеПринцип привода ворот
Транзистор GiT управляется как смесь полевого транзистора и (би) полярного транзистора.Как и в случае полевых транзисторов, между истоком и затвором необходимо приложить положительное пороговое напряжение, чтобы открыть проводящий канал. В то же время небольшой ток во включенном состоянии должен протекать через затвор, чтобы увеличить проводимость проводящего слоя и поддерживать сопротивление при включении как можно более низким в полезной рабочей области.
Транзистор выключается снятием напряжения с затвора; ток затвора прекращается, канал закрывается, транзистор снова блокируется. Однако, в отличие от IGBT, рекомбинация заряда при выключении не приводит к измеримым задержкам или потерям мощности из-за хвостовых токов (см. Рисунок 3).
Рис. 3. Рекомбинации зарядов при выключении не приводят к измеримым задержкам или потерям мощности из-за хвостовых токов ТранзисторыX-GaN ™ GiT позволяют току течь в обратном направлении, если потенциал истока, затвора и стока настроен таким образом, что ток подается на затвор. В отличие от полевых МОП-транзисторов, здесь обратный ток не проходит через паразитное тело, а проходит через канал.Несмотря на то, что они напоминают диод, пороги в третьем квадранте статической ВАХ не продиктованы поведением перехода, а представляют собой просто пороговое напряжение транзистора плюс любое отрицательное напряжение смещения, приложенное к затвору.
Рисунок 4: Характеристики проводимости и восстановления GiT в обратном режиме такие же, как у SiC диода ШотткиТак же, как и полевой МОП-транзистор, GiT можно включить в обратном направлении, чтобы дополнительно снизить потери, работая в условиях смещения 0 В.GiT очень быстро восстанавливается после обратной проводимости. Энергия рекуперации практически соответствует энергии, необходимой для зарядки выходной емкости. Характеристики проводимости и восстановления GiT в обратном режиме такие же, как у SiC-диода Шоттки (см. Рисунок 4).
HD-GiT от Panasonic устраняет проблему нынешнего коллапса
Разработчикам компонентов из нитрита галлия приходится иметь дело с явлением обрушения тока., Когда транзистор находится под высоким напряжением, электроны проводимости могут захватываться дефектами в кристалле, на границах раздела между слоями и т. Д., Что может привести к быстрому увеличению RDS (включено) (сопротивление в открытом состоянии), что приводит к быстрое увеличение потерь и разрушение комплектующих. Этот эффект может быть особенно критичным для топологий с жесткой коммутацией.
До сих пор Panasonic был единственным поставщиком компонентов GaN, который публично объявил о полном устранении проблемы нынешнего коллапса.На рисунке 5 показан уникальный подход Panasonic к решению этой проблемы. Дополнительная p-легированная структура, аналогичная затвору, выращивается рядом со стоком и электрически соединяется с ним. Эта структура вводит дырки в компоненты GaN, которые рекомбинируют с захваченными электронами.
Рис. 5. Дополнительная структура, легированная p-примесью, похожая на затвор, выросла возле стокаHD-GiT использует утопленный затвор, поэтому толщина слоя AIGaN увеличивается, чтобы избежать истощения носителей заряда под p-легированной областью рядом со стоком.Было доказано, что HD-GiT обладает такими же превосходными коммутационными характеристиками, как и обычная структура GiT.
Рисунок 6. Использование доступных высокопроизводительных драйверов затвора MOSFETНадежность
Чтобы гарантировать надежность транзисторов HD-GiT в массовом производстве, Panasonic не только тестирует их в соответствии с обычными стандартами JEDEC для компонентов Si, но также разработал собственные дополнительные тесты, специфичные для GaN, чтобы гарантировать долгосрочную стабильность транзисторов. пример касательно текущего коллапса.Ускоренные испытания на долговечность показали, что в худшем случае показатель FiT ~ 10 FIT уже может быть достигнут.
Применение транзисторов GiT Управление затвором Помимо выбора правильной топологии и схемы управления затвором, особенно важен выбор схемы управления затвором. К счастью, можно использовать простую и распространенную схему срабатывания двухтактного затвора с отдельными резисторами включения и выключения. На рисунке 6 показана типичная схема затвора для GiT, которая может быть реализована с использованием доступных высокопроизводительных драйверов затвора MOSFET.
Разработчик может легко управлять переключением транзистора, как показано на рисунке 7 (пример управления du / dt при включении).
Рисунок 7. Управление переключением транзистораПомимо обеспечения необходимой динамической мощности во время переключения, драйвер затвора должен также надежно поддерживать транзистор во включенном состоянии. Входная характеристика затвора GaN GiT соответствует диоду (см. Рисунок 2).Постоянный ток затвора, протекающий через этот внутренний диод затвора Dgs во время включения, контролируется Rig во время интервала включения (рис. 5).
Наконец, необходимо внимательно следить за тем, чтобы транзистор был надежно выключен, поскольку пороговое напряжение GiT значительно ниже, чем типичный уровень для полевых МОП-транзисторов. Несмотря на то, что небольшое отношение Crss / Ciss транзисторов X-GaN защищает от эффектов емкостной связи Миллера, отрицательное напряжение может быть дополнительно приложено к затвору во время выключенного состояния для увеличения запаса прочности.
IC драйвер затвора Panasonic
В конце 2016 года Panasonic представила собственный драйвер затвора X-GaN ™ для разработчиков, которые хотят быстро развернуть решение с использованием GiT. ИС драйвера X-GaN оптимизирована для высоких частот переключения до 2 МГц и обеспечивает простой способ разблокировать полную производительность транзисторов. Помимо оптимизированных клемм управления затвором, предусмотрены дополнительные интегрированные функции, такие как накачка заряда для (необязательно) генерации отрицательного напряжения затвора или функции безопасности от пониженного напряжения и колебаний затвора (Рисунок 8).
Рисунок 8: ИС драйвера X-GaN оптимизирована для высоких частот переключенияПреимущества в приложениях
GiT-транзисторы Panasonic предназначены для преобразователей мощности в диапазоне от ~ 100 Вт до ~ 5-6 кВт, где сегодня обычно используются полевые МОП-транзисторы с напряжением от 600 до 650 В. В зависимости от требований приложения разработчики могут стремиться к максимальной эффективности, максимальной удельной мощности или компромиссу между ними.
Рисунок 9: Компактный и эффективный демонстрационный блок AC-DCБлагодаря своему поведению «нулевого обратного восстановления», GaN-транзисторы делают некоторые топологии практически пригодными для использования, такие как, например, тотемно-полюсные PFC, которые требуют меньшего количества деталей по сравнению с традиционными конструкциями и демонстрируют самые современные характеристики эффективности.
Повышенная частота коммутации позволяет миниатюризировать пассивные компоненты, в частности магнитные компоненты, в то время как удельная мощность цепей, таких как резонансные преобразователи постоянного тока в постоянный, может быть увеличена.И последнее, но не менее важное: GaN обеспечивает значительное повышение эффективности при работе с частичной нагрузкой в резонансных схемах этого типа.
Panasonic использовал и продемонстрировал эти возможности в очень компактном и эффективном демонстрационном блоке AC-DC (рис. 9). Такие приложения, как источники питания для ИТ, телекоммуникационные серверы и адаптеры переменного тока, должны получить наибольшую выгоду в краткосрочной перспективе. Автомобильная промышленность также продемонстрировала значительный интерес к возможности использовать такие компоненты в бортовых зарядных устройствах или DCDC в среднесрочной перспективе.
После того, как в конце 2016 года начнется массовое производство, Panasonic расширит предложение транзисторов GaN-on-Silicon. После успешного внедрения версий на 600 В с сопротивлением во включенном состоянии 70 мОм и 190 мОм, модельный ряд теперь должен быть расширен новыми вариантами от 40 мОм до 350 мОм. Переключатели на 600 В, выпускаемые серийно, также гарантируют номинальное значение импульса Vds до 750 В.
Об авторе
Франсуа Перро (Francois Perraud ) — руководитель группы по энергетическим и автомобильным полупроводниковым решениям в компании Panasonic, которая предлагает системы и технологии, направленные на то, чтобы сделать мобильность более удобной, безопасной и экологичной.От развлекательных систем до экологически чистых энергетических решений — передовые технологии и опыт Panasonic расширяют возможности разработки автомобилей будущего. Наша цель — стать незаменимым партнером для европейских производителей оригинального оборудования и ключевых промышленных предприятий как в отношении систем, так и компонентов. Таким образом, компания продолжает обеспечивать значительную ценность и потенциал роста для клиентов и стимулировать инновации в европейской автомобильной промышленности за счет постоянной разработки решений для повышения безопасности, энергоэффективности и возможности подключения.
Эта статья изначально была опубликована в журнале Bodo’s Power Systems.
Maverick Зарядное устройство для высокочастотных биполярных транзисторов с изолированным затвором | 2008-12-01
Компания Applied Energy Solutions разработала первое по-настоящему «зеленое» зарядное устройство для аккумуляторных батарей для автомобильной промышленности. Maverick — это высокоэффективное зарядное устройство, которое сводит к минимуму потребляемую мощность, что дает пользователям автопарков вилочных погрузчиков и других электромобилей экономию затрат, сокращение выбросов CO2 и дополнительную мощность.Он доступен с обычным, альтернативным и быстрым начальным тарифом.
По словам производителя, зарядное устройство Maverick на высокочастотном биполярном транзисторе с изолированным затвором (HF-IGBT) возвращает больше энергии при более низкой стоимости, чем обычные зарядные устройства. Он предлагает коэффициент мощности при полной нагрузке 0,95 для высокой эффективности, с документально подтвержденной экономией затрат на электроэнергию для большинства распределительных центров в размере от 100 до 200 долларов в год на батарею.
Контроллер Maverick TCC 2.0 позволяет снизить температуру зарядки аккумулятора из-за очень низкого тока пульсаций.Кроме того, эффективность переключения IGBT на средней и высокой мощности выше, а схема управления проще. Это означает, что Maverick можно использовать на более высоких частотах без звукового шума, который есть во многих обычных зарядных устройствах.
Дополнительная экономия энергии может быть достигнута за счет использования программируемых элементов управления устройства, которые позволяют пользователям изменять время запуска зарядного устройства вне периодов пиковой нагрузки с высокими затратами. Функция отложенного старта предлагает диапазон от 15 минут до 4 часов с 15-минутными интервалами.
Другие функции включают в себя автоматическое обновление заряда каждые 24 часа, программируемое прекращение заряда, когда напряжение батареи достигает газообразования, интерфейс дистанционного управления и автоматический запуск с пятисекундной задержкой. Система также автоматически отключается всякий раз, когда окончательная зарядка превышает установленный временной предел, всякий раз, когда превышается максимальная температура батареи, или при чрезмерном напряжении или нарушениях тока заряда.
