ЮРИИ ЗАВРАЖНОВ,

ИРИНА КАГАНОВА,

ЕВГЕНИИ МАЗЕЛЬ

АЛЬБЕРТ МИРКИН

Мощные высокочастотные транзисторы

(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 [80]. 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.

Авторы будут признательны за критические замеча­ния и предложения, которые следует направлять по ад­ресу: 101000, Москва, Почтамт, а/я 693, издательства «Радио и связь».

Авторы