10.1.4. Специализация биполярных свч-транзисторов

Биполярные СВЧ-транзисторы, появившиеся как маломощные универсальные приборы в конце 50-х годов XX в., развивались по пути все более узкой специализации.

В настоящее время существует множество типов БТ СВЧ. Их при­нято разделять: на маломощные (рассеиваемая мощность до 0,3 Вт), среднемощные (0,3... 1,5 Вт), мощные (более 1,5 Вт). Внутри этих групп существуют подгруппы, рассчитанные на разные стандарты питающего напряжения (например, 12,6 и 28 В), с примерно одинако­вой мощностью и диапазоном частот и подгруппы с выходной мощ­ностью, различающейся в 2—3 раза.

Производятся БТ СВЧ общего назначения, называемые в техни­ческих условиях (ТУ) и справочниках генераторными и используе­мые в режимах с отсечкой тока при построении усилителей, умножи­телей частоты и автогенераторов, а также только автогенераторные, выпускаемые в специализированных корпусах для схем ОЭ или ОБ. Отдельную подгруппу составляют БТ СВЧ, предназначенные для работы в режиме без отсечки тока и используемые при построении усилителей с малыми нелинейными искажениями. Выпускаются двухтранзисторные сборки для обычных двухтактных схем и комплементарные пары (и—р—п- и р—п—p-транзисторы с близкими пара­метрами для двухтактных схем на таких парах).

Выпускаются транзисторы с встроенными цепями согласования как широкополосные, так и предназначенные для определенных час­тотных интервалов, иногда весьма узких (около 10 % средней час­тоты), мощные радиоимпульсные транзисторы с внутренними цепями согласования и бескорпусные, предназначенные для гермети­зированной аппаратуры и имеющие наилучшие частотные свойства.

Такая довольно узкая специализация — вынужденная мера. Только она позволяет достигать высоких показателей при определен­ном назначении прибора. В мощных БТ СВЧ предусмотрено как раз­личие собственно кристаллических структур по частотам, мощно­стям, питающим напряжениям, особенностям характеристик, так и различие в конструкциях корпусов БТ. Эти различия и особенности необходимо учитывать при проектировании функциональных узлов наБТСВЧ.

10.2. Режимы и параметры биполярных транзисторов

10.2.1. Питающее напряжение

При создании все более высокочастотных БТ СВЧ помимо опти­мизации корпуса приходится уменьшать размеры структуры, чтобы снизить пролетное время носителей заряда и таким образом повы­сить граничную частоту транзистора. Во избежание электрического пробоя все более тонких переходов приходится снижать питающие напряжения. Для кремниевого БТ теоретический предел произведе­ния равен примерно 200 В • ГГц.

Реально достигнутые его значения примерно вдвое ниже. Это соотношение показывает меру огра­ничения допустимого напряжения на коллекторе с увеличением частоты. Например, номинальное питающее напряжение для тран­зистора типа 2Т9127 мощностью 500 Вт, предназначенного для диа­пазона частот 1,025... 1,15 ГГц, составляет 50 В, а для транзистора типа 2Т9135 для диапазона частот 2... 10 ГГц оно составляет 14 В. Выбор питающего напряжения связан также с мощностью прибора и со значением комплексного сопротивления нагрузки. Для сохранения его разумного значения с увеличением мощности увеличивают пита­ющее напряжение.

Единичная мощность БТ СВЧ также зависит от частоты. Она достигает на частоте до 1,5 ГГц 100 Вт в непрерывном режиме и нескольких сотен ватт (до 2 кВт в опытных образцах) в импульсном режиме и снижается до единиц ватт на частоте 10 ГГц и десятков милливатт на частоте десятки гигагерц.

Иногда выбор питающего напряжения БТ СВЧ диктуется назначе­нием транзистора. Например, питание мобильной аппаратуры удобно осуществлять от бортовой сети, аккумуляторной батареи. Для таких условий были разработаны транзисторы с напряжением питания 12,6 В, например транзисторы типа 2Т960А, хотя имелись такие же по мощ­ности и частоте транзисторы 2Т930А на напряжение 28 В.