Močni mikrovalovni tranzistorji Philips Semiconductors. Domači mikrovalovni tranzistorji

Radioamaterske referenčne knjige

Trenutna stopnja razvoja REA in njegove elementarne baze omogoča ustvarjanje popolnoma polprevodniških VHF FM in televizijskih oddajnikov z izhodno močjo do 5 kW. Ojačevalne poti, ki temeljijo na širokopasovnih tranzistorskih ojačevalnikih, imajo številne prednosti v primerjavi z cevnimi ojačevalniki. Polprevodniški oddajniki so bolj zanesljivi, električno varni, priročni za uporabo in lažji za izdelavo.

Pri blokovno-modularni zasnovi oddajnika okvara enega od terminalnih ojačevalnih blokov ne povzroči motenj oddajanja v etru, saj se bo oddajanje nadaljevalo do zamenjave bloka le z zmanjšano močjo. Poleg tega širokopasovna pot tranzistorskega ojačevalnika ne zahteva dodatne nastavitve na določen kanal znotraj delovnega frekvenčnega pasu.

Splošno sprejeto je, da je zanesljivost oddajnika odvisna predvsem od zanesljivosti uporabljenih aktivnih komponent. Zahvaljujoč uporabi sodobnih močnih linearnih mikrovalovnih tranzistorjev, katerih konstrukcijske značilnosti in tehnologija izdelave zagotavljajo znatno povečanje časa med okvarami, je vprašanje povečanja zanesljivosti polprevodniških oddajnikov dobilo temeljno rešitev.

Naraščajoče zahteve za tehnične in ekonomske kazalnike VHF FM in visokozmogljivih televizijskih oddajnikov ter dosežena raven domače tehnologije na področju ustvarjanja močnih silicijevih bipolarnih tranzistorjev so spodbudili razvoj novega razreda naprav - visoko - močnostni linearni mikrovalovni tranzistorji. Raziskovalni inštitut za elektronsko tehnologijo (Voronež) je razvil in proizvaja široko paleto le-teh za uporabo v metrskem in decimetrskem območju valovnih dolžin.

Tranzistorji so posebej zasnovani za uporabo v visokozmogljivih televizijskih in radijskih oddajnikih, repetitorjih, zlasti v televizijskih repetitorjih s skupnim ojačanjem zvočnih in slikovnih signalov, pa tudi v večkanalnih ojačevalnikih signalov baznih postaj celičnega komunikacijskega sistema. Ti tranzistorji izpolnjujejo izjemno stroge zahteve glede linearnosti prenosne karakteristike, imajo rezervo disipacije moči in posledično večjo zanesljivost.

Strukturno so takšni tranzistorji izdelani v kovinsko-keramičnih ohišjih. Njihov videz je prikazan na sl. 1 (niso prikazana ohišja vseh tranzistorjev, ki so omenjeni v članku; manjkajoči si lahko ogledate v članku). Visoke linearne in frekvenčne lastnosti tranzistorskih struktur so realizirane z uporabo natančne izoplanarne tehnologije. Difuzijske plasti imajo submikronski standard oblikovanja. Širina elementov topologije emiterja je približno 1,5 mikrona z izjemno razvitim obodom.

Za odpravo okvar, ki nastanejo zaradi sekundarnega električnega in toplotnega preboja, je tranzistorska struktura oblikovana na silicijevem kristalu z dvoslojnim epitaksialnim kolektorjem in uporabo emiterskih stabilizacijskih uporov. Tranzistorji svojo dolgoročno zanesljivost dolgujejo tudi uporabi večplastne metalizacije na osnovi zlata.

Linearni tranzistorji z disipacijo moči nad 50 W (z izjemo KT9116A, KT9116B, KT9133A) imajo praviloma strukturno vgrajeno vhodno vezje LC, izdelano v obliki mikrosklopa na osnovi vgrajenega v kondenzatorju MIS in sistemu žičnih vodnikov. Notranja ujemajoča vezja vam omogočajo razširitev delovnega frekvenčnega pasu, poenostavitev vhodnega in izhodnega ujemanja ter povečanje moči CUR v frekvenčnem pasu.

Hkrati so ti tranzistorji "uravnoteženi", kar pomeni prisotnost dveh enakih tranzistorskih struktur na eni prirobnici, združenih s skupnim oddajnikom. Ta zasnova in tehnična rešitev omogočata zmanjšanje induktivnosti izhoda skupne elektrode ter pomagata razširiti frekvenčni pas in poenostaviti ujemanje.

Ko so uravnoteženi tranzistorji vklopljeni push-pull, je potencial njihove sredine teoretično enak nič, kar ustreza stanju umetne "ozemljitve". Ta vključitev dejansko zagotavlja približno štirikratno povečanje izhodne kompleksne impedance v primerjavi z enosmerno impedanco pri isti ravni izhodnega signala in učinkovito zatiranje sodih harmoničnih komponent v spektru uporabnega signala.

Znano je, da je kakovost televizijskega oddajanja v prvi vrsti odvisna od tega, kako linearna je prenosna karakteristika elektronske poti. Vprašanje linearnosti je še posebej pereče pri načrtovanju vozlišč za skupno ojačanje slikovnih in zvočnih signalov zaradi pojava kombinacijskih komponent v frekvenčnem spektru. Zato je bila sprejeta tritonska metoda, ki so jo predlagali tuji strokovnjaki za oceno linearnosti prenosne značilnosti domačih tranzistorjev na podlagi stopnje zatiranja komponente kombinacije tretjega reda.

Metoda temelji na analizi realnega televizijskega signala z razmerjem nivoja signala med nosilno frekvenco slike -8 dB. stranska frekvenca -16 dB in nosilna frekvenca -7 dB glede na izhodno moč na vrhu ovojnice. Tranzistorji za skupno ojačanje, odvisno od frekvence in serije moči, morajo zagotoviti vrednost koeficienta kombinacijskih komponent MS, praviloma ne več kot -53 ... -60 dB.

Obravnavani razred mikrovalovnih tranzistorjev s strogo regulacijo zatiranja kombinacijskih komponent se v tujini imenuje superlinearni tranzistorji. Opozoriti je treba, da je tako visoka raven linearnosti običajno realizirana le v načinu razreda A, kjer je mogoče izvesti največjo linearizacijo načina prenosne karakteristike.

V merilnem območju, kot je razvidno iz tabele, obstaja več tranzistorjev, ki jih predstavljajo naprave KT9116A, KT91166, KT9133A in KT9173A z največjo izhodno močjo Pvmkh.peak 5,15, 30 oziroma 50 W. V decimetrskem območju valovnih dolžin takšno območje predstavljajo aparati KT983A, KT983B, KT983V, KT9150A in POZ z RVV1X, PIK enakim 0,5, 1,3,5, 8 in 25 W.

Superlinearni tranzistorji se običajno uporabljajo v skupnih ojačevalnikih (v načinu razreda A) televizijskih repetitorjev in močnostnih ojačevalnih modulih oddajnikov z močjo do 100 W.

Izhodne stopnje močnejših oddajnikov pa zahtevajo močnejše tranzistorje, ki zagotavljajo zahtevano raven zgornje meje linearnega dinamičnega območja pri delovanju v ugodnejšem energijskem načinu. Sprejemljiva nelinearna popačenja pri visokih nivojih signala je mogoče doseči z uporabo ločenega ojačanja v načinu razreda AB.

Na podlagi analize termofizičnih pogojev delovanja tranzistorja in posebnosti oblikovanja linearnosti enotonskega signala je bila posebej razvita serija mikrovalovnih tranzistorjev za način delovanja v razredu AB. Linearnost značilnosti teh naprav po tujih metodah se ocenjuje s stopnjo kompresije (stiskanja) faktorja ojačanja na podlagi moči enotonskega signala - kompresijskega faktorja Kszh ali drugače - izhodna moč se določi pri določen normaliziran Kszh.

Za uporabo v metrskem območju valovnih dolžin v načinu razreda AB so sedaj na voljo tranzistorji KT9151A z izhodno močjo 200 W in tranzistorji KT9174A z izhodno močjo 300 W. Za decimetrsko območje so bili razviti tranzistorji 2T9155A, KT9142A, 2T9155B, KT9152A, 2T9155V, KT9182A z izhodno močjo od 15 do 150 W.

Strokovnjaki NEC so prvič pokazali možnost ustvarjanja modularnih polprevodniških oddajnikov v decimetrskem območju s kombiniranim ojačanjem slikovnih in zvočnih signalov z močjo 100 W. Kasneje so bili podobni oddajniki ustvarjeni z uporabo domačih visokozmogljivih mikrovalovnih tranzistorjev 12, 9]. Zlasti opisuje izvirne raziskave za razširitev obsega uporabe visokozmogljivih tranzistorjev KT9151A in KT9152A pri izdelavi 100-vatnih skupnih ojačevalnih modulov v načinu razreda A. Dokazano je, da je v tem načinu mogoče zatreti kombinacijske komponente, ko njihove moč je premalo izkoriščena za 3...4-krat od nominalne v načinu razreda AB.

Strokovnjaki z Novosibirske državne tehnične univerze so izvedli raziskavo o uporabi domačih visokozmogljivih mikrovalovnih tranzistorjev v televizijskih ojačevalnih modulih z ločenim ojačanjem.

Na sl. Slika 2 prikazuje blokovni diagram ojačevalnika moči slikovnega signala za televizijske kanale 1 - 5 s vršno izhodno močjo 250 W. Ojačevalnik je zasnovan po shemi ločenega ojačevanja slikovnih in zvočnih signalov. Za kanale 6 - 12 je ojačevalnik izdelan po podobnem vezju z dodatkom vmesne stopnje na tranzistorju KT9116A, ki deluje v načinu razreda A, da se doseže zahtevano ojačenje.

V izhodni stopnji tranzistorji KT9151A delujejo v razredu AB. Sestavljen je po uravnoteženem vezju push-pull. To vam omogoča, da pridobite nazivno izhodno moč z dokaj preprostimi ujemajočimi vezji v popolni odsotnosti "podajalnega odmeva" in raven celo harmoničnih komponent ne več kot -35 dB. Nelinearnost amplitudne karakteristike ojačevalnika se vzpostavi za majhen signal z izbiro premika delovne točke v vsaki stopnji, kot tudi z nastavitvijo nelinearnosti v vzbujalnem video modulatorju.

Blokovni diagram močnostnega ojačevalnika za televizijske kanale 21 - 60 je prikazan na sl. 3. Izhodna stopnja ojačevalnika je prav tako izdelana po uravnoteženem vezju push-pull.

Za zagotovitev širokopasovnega ujemanja in prehoda iz asimetrične v simetrično obremenitev se kot korekcijsko vezje v izhodnih stopnjah ojačevalnikov kanalov 6 - 12, 21 - 60 uporablja nizkopasovni filter z dvema povezavama. Induktivnost prve povezave ujemajočega vezja je izvedena v obliki odsekov tračnih mikrolinij na elementih splošne topologije tiskanega vezja. Tuljave druge povezave so sponke baze tranzistorja.

Struktura teh ojačevalnikov ustreza sl. 2 in 3. Razdelitev moči na vhodu ojačevalnih stopenj in njen dodatek na njihovem izhodu ter usklajevanje vhodov in izhodov s standardno obremenitvijo se izvede z uporabo usmerjenih spojnikov 3 dB. Strukturno je vsak sklopnik izdelan v obliki bifilarnih navitij (četrt valov) na okvirju, nameščenem v zaščitnem ohišju.

Tako sodobni domači linearni mikrovalovni tranzistorji omogočajo ustvarjanje močnih - do 250 W - televizijskih ojačevalnih modulov. Z uporabo baterij takšnih modulov je mogoče povečati izhodno moč, ki se dovaja na antensko-napajalno pot, na 2 kW. V sklopu oddajnikov razviti ojačevalniki izpolnjujejo vse sodobne zahteve glede električnih lastnosti in zanesljivosti.

Zmogljivi linearni mikrovalovni tranzistorji so se nedavno začeli široko uporabljati pri konstrukciji močnostnih ojačevalnikov za bazne postaje celičnega komunikacijskega sistema.

Z vidika njihove tehnične ravni se lahko mikrovalovni linearni tranzistorji visoke moči, ki jih je razvil NIIET, uporabijo kot elementarna osnova za ustvarjanje sodobne radijske, televizijske in druge nacionalne gospodarske in amaterske radijske opreme.

Material pripravljen
A. Assessorov, V. Ocenjevalci, V. Kozhevnikov, S. Matveev, Voronezh

LITERATURA
1. Hlraoka K., FuJIwara S., IkegamI T. itd. Vsi polprevodniški UHF oddajniki velike moči.- NEC Pes. & Razvijaj. 1985. do 79, str. 61 -69.
2. Ocenjevalec V., Kozhevnikov V., Kosoy A. Znanstveno iskanje ruskih inženirjev. Trend razvoja mikrovalovnih tranzistorjev velike moči - Radio, 1994, št. 6, str. 2.3.
3. Širokopasovne radijske oddajne naprave. Ed. Alekseeva O. A. - M.: Svyaz, 1978, str. 304.
4. FuJIwurdS., IkegamI T., Maklagama I. itd. Polprevodniški televizijski oddajnik serije SS. -NEC Res. & Razvijaj. 1989. št. 94, str. 78-89.
5. Acessorov V., Kozhevnikov V., Kosoy A. Trend v razvoju visokozmogljivih mikrovalovnih tranzistorjev za uporabo v radiodifuziji, televiziji in komunikacijah.
- Elektronska industrija. 1994. št. 4, str. 76-80.
6. Ocenjevalec V., Kozhevnikov V.. Kosoy A. Novi mikrovalovni tranzistorji. - Radio. 1996. št. 5, str. 57. 58.
7. Mipler O. Superlinearni visokozmogljivi tranzistorji decimetrskega območja za žično televizijo - TIIER, 1970. v. 58. št. 7. z. 138-147.
8. Kojlwara Y., Hlrakuwa K., Sasaki K. itd. UHF tranzistorski ojačevalnik visoke moči z visoko dielektrično podlago. - NEC Res- & Develop. 1977. št. 45, str. 50-57.
9. Grebennikov A., Nikiforov V., Ryzhikov A. Zmogljivi tranzistorski ojačevalni moduli za VHF FM in TV oddajanje - Telekomunikacije. 1996, št.3, str. 28-31.

Tranzistor

Parameter

n-p-n

Ikbo pri Ukb mA/V

Iebo pri Ueb mA/V

enote h21e

Frp MHz

SK pf

t do ps

Ukb max V

Uke max V

Ueb max V

Ik max A

Jaz za impo A

Ib max A

P max W

RT največ W

2Т606А

1/65

0,1/4

3,5

0,01

0,4

0,8

0,1

0,8

2,5

KT606A

1,5/65

0,3/4

0.012

0,4

0,8

0,1

0,8

2,5

KT606B

1,5/65

0,3/4

0,012

0,4

0,8

0,1

0,6

2,0

2Т607А-4

n/a

n/a

0,125

n/a

n/a

0,3

1,0

KT607A-4

n/a

n/a

0,15

n/a

n/a

0.9

1.5

KT607B-4

n/a

n/a

4,5

0,15

n/a

n/a

0,8

1,5

2T610A

0,5/20

0,1/4

50-250

4,1

0,3

n/a

n/a

1,5

n/a

2T610B

0,5/20

0,1/4

20-250

4,1

0,3

n/a

n/a

1,5

n/a

KT610A

0,5/20

0,1/4

50-300

4,1

0,3

n/a

n/a

1,5

n/a

KT610B

0,5/20

0,1/4

50-300

4,1

0,3

n/a

n/a

1,5

n/a

2Т633А

0,003/30

0,003/4

40-140

3,3

n/a

4,5

0,2

0,5

0,12

0,36

1,2

KT633B

0,01/30

0,01/4

20-160

3,3

n/a

4,5

0,2

0,5

0,12

0,36

1,2

2Т634А

1/30

0,2/3

n/a

3,5

0,15

0,25

0,07

0,96

1.8

KT634B

2/30

0,4/3

n/a

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

n/a

KT637A

0,1/30

0,2/2,5

30-140

2,5

0,2

0,3

0,1

1,5

n/a

KT637B

2/30

0,2/2,5

30-140

2,5

0,2

0,3

0,1

1,5

n/a

2Т640А

0,5/25

0,1/3

min 15

1,3

0,6

0,06

n/a

n/a

0,6

n/a

KT640A

0,5/25

0,1/3

min 15

1,3

0,6

0,06

n/a

n/a

0,6

n/a

KT640B

0,5/25

0,1/3

min 15

1,3

0,06

n/a

n/a

0,6

n/a

KT640V

0,5/25

0,1/3

min 15

1,3

0,06

n/a

n/a

0,6

n/a

2Т642А

1/20

0,1/2

n/a

1,1

n/a

0,06

n/a

n/a

0,5

n/a

KT642A

1/20

0,1/2

n/a

1,1

n/a

0,06

n/a

n/a

0,5

n/a

2Т642А1

0,5/15

0,1/2

n/a

n/a

n/a

0,04

n/a

n/a

0.35

n/a

2T642B1

0,5/15

0,1/2

n/a

n/a

n/a

0,04

n/a

n/a

0,35

n/a

2Т642В1

0,5/15

0,1/2

n/a

n/a

n/a

0,04

n/a

n/a

0,2s

n/a

2T642G1

0,5/15

0,1/2

n/a

n/a

n/a

0,04

n/a

n/a

0,23

n/a

2Т643А-2

0,02/25

0,01/3

50-150

1,8

n/a

0,12

0,12

n/a

3,15

n/a

2T643B-2

0,02/25

0,01/3

50-150

1,8

n/a

0,12

0,12

n/a

0,15

n/a

2Т647А-2

0,05/18

0,2/2

n/a

1,5

n/a

n/a

0,09

n/a

n/a

5,56

0,8

KT647A-2

0,05/18

0,2/2

n/a

1.5

n/a

n/a

0,09

n/a

n/a

0,56

0,8

2Т648А-2

1/18

0.2/2

n/a

1,5

n/a

n/a

0,06

n/a

n/a

0,4

0,6

KT648A-2

1/18

0,2/2

n/a

1,5

n/a

n/a

0,06

n/a

n/a

0,4

0,6

2Т657А-2

1/12

0,1/2

60-200

n/a

n/a

0,06

n/a

n/a

0,31

n/a

2T657B-2

1/12

0,1/2

60-200

n/a

n/a

0.06

n/a

n/a

0,31

n/a

2Т657В-2

1/12

0,1/2

35-50

n/a

n/a

0,06

n/a

n/a

3,37

n/a

KT657A-2

1/12

0,1/2

60-200

n/a

n/a

0,06

n/a

n/a

3,37

n/a

KT657B-2

1/12

0,1/2

60-200

n/a

n/a

0,06

n/a

n/a

3,37

n/a

KT657V-2

1/12

0,1/2

35-50

n/a

n/a

0.06

n/a

n/a

3,37

n/a

KT659A

n/a

n/a

min 35

n/a

1,2

n/a

n/a

n/a

2T671A

1/15

0,4/1,5

n/a

1,5

n/a

1,5

0,15

0,15

n/a

0,9

n/a

2Т682А-2

1uA/10

0,02/1

40-70

n/a

n/a

0,05

n/a

n/a

0,33

n/a

2T682B-2

1uA/10

0,02/1

80-100

n/a

n/a

0,05

n/a

n/a

0,33

n/a

KT682A-2

1uA/10

0,02/1

40-50

n/a

n/a

0,05

n/a

n/a

0,33

n/a

V tabeli so uporabljene naslednje oznake za električne parametre tranzistorjev:

Ikbo- povratni kolektorski tok (kolektor-baza), v števcu, z napetostjo med kolektorjem in bazo, v imenovalcu.
Iebo- povratni tok emitorja (emiter - baza), v števcu, pri napetosti med emitorjem in bazo, v imenovalcu.
h21e- koeficient prenosa statičnega toka (ojačanje).
Fgr- zgornja mejna frekvenca prenosnega koeficienta tranzistorja.
Sk- kapacitivnost kolektorskega spoja, tj. - časovna konstanta povratnega tokokroga (nič več).
Ukb maks- največjo dovoljeno napetost med kolektorjem in bazo.
Uke max- največja dovoljena napetost med kolektorjem in emitorjem
Spletni maks- najvišja dovoljena napetost med oddajnikom in bazo.
Ik max- največji kolektorski tok.
Ik imp.- največji tok kolektorja impulzov.
Ib max- največji osnovni tok.
Rmax- največja moč brez hladilnega telesa.
RT maks- največja moč s hladilnikom.

Zmogljivi nizkonapetostni mikrovalovni tranzistorji za mobilne komunikacije

Revija Radio nenehno obvešča svoje bralce o novostih na Voroneškem raziskovalnem inštitutu za elektronsko tehnologijo na področju ustvarjanja visoko zmogljivih mikrovalovnih tranzistorjev za različne aplikacije. V tem članku strokovnjake in radioamaterje seznanjamo z najnovejšimi dosežki skupine mikrovalovnih tranzistorjev KT8197, KT9189, KT9192, 2T9188A, KT9109A, KT9193 za mobilne komunikacije z izhodno močjo od 0,5 do 20 W v območju MV in UHF. Zaostrovanje zahtev glede funkcionalnih in obratovalnih parametrov sodobne komunikacijske opreme postavlja ustrezno višje zahteve glede energijskih parametrov visokozmogljivih mikrovalovnih tranzistorjev, njihove zanesljivosti, pa tudi pri oblikovanju naprav.

Najprej je treba upoštevati, da se prenosne in prenosne radijske postaje napajajo neposredno iz primarnih virov. V ta namen se uporabljajo kemični tokovni viri (majhne celice ali baterije) z napetostjo, običajno od 5 do 15 V. Zmanjšana napajalna napetost nalaga omejitve glede moči in ojačevalnih lastnosti tranzistorja generatorja. Hkrati morajo imeti zmogljivi nizkonapetostni mikrovalovni tranzistorji visoke energijske parametre (kot sta ojačanje moči KuP in učinkovitost kolektorskega vezja ηK) v celotnem delovnem frekvenčnem območju.

Glede na dejstvo, da je izhodna moč generatorskega tranzistorja sorazmerna s kvadratom osnovne harmonske napetosti na kolektorju, se lahko učinek zmanjšanja njegove izhodne moči z zmanjšanjem napetosti napajalnega kolektorja konstruktivno kompenzira z ustreznim povečanjem amplituda toka koristnega signala. Zato je treba pri načrtovanju nizkonapetostnih tranzistorjev v kombinaciji z reševanjem sklopa konstrukcijskih in tehnoloških problemov optimalno rešiti vprašanja, ki so povezana hkrati s problemom zmanjšanja nasičene napetosti kolektor-emiter in povečanja kritične gostote kolektorskega toka.

Delovanje nizkonapetostnih tranzistorjev v načinih z večjo gostoto toka v primerjavi z običajnimi generatorskimi tranzistorji (namenjeni za uporabo pri Up = 28 V in več) poslabša problem zagotavljanja dolgoročne zanesljivosti zaradi potrebe po zatiranju intenzivnejših manifestacij degradacije. mehanizmi v tokovnih elementih in kontaktnih slojih strukture metalizacijskega tranzistorja. V ta namen razviti nizkonapetostni mikrovalovni tranzistorji uporabljajo večplastni, visoko zanesljiv metalizacijski sistem na osnovi zlata.

Tranzistorji, obravnavani v tem članku, so zasnovani ob upoštevanju njihove glavne uporabe v močnostnih ojačevalnikih v načinu razreda C, ko so povezani v vezju skupnega oddajnika. Hkrati je njihovo delovanje dovoljeno v načinu razredov A, B in AB pod napetostjo, ki se razlikuje od nazivne vrednosti, pod pogojem, da je obratovalna točka v območju varnega delovanja in so sprejeti ukrepi za preprečevanje vstopa v sam -generacijski način.

Tranzistorji delujejo tudi, če je vrednost Up manjša od nominalne vrednosti. Toda v tem primeru se lahko vrednosti električnih parametrov razlikujejo od vrednosti potnega lista. Dovoljeno je delovanje tranzistorjev s tokovno obremenitvijo, ki ustreza vrednosti IK max, če največja dovoljena povprečna disipacija moči kolektorja v neprekinjenem dinamičnem načinu РК.ср max ne presega mejne vrednosti.

Zaradi dejstva, da so kristali tranzistorskih struktur obravnavanih naprav izdelani po osnovni tehnologiji in imajo skupne konstrukcijske in tehnološke značilnosti, imajo vsi tranzistorji enako stopnjo prebojne napetosti. V skladu s tehničnimi specifikacijami za naprave je njihov obseg uporabe omejen z vrednostjo največje dovoljene enosmerne napetosti med oddajnikom in bazo UEBmax< 3 В и максимально допустимого постоянного напряжения между коллектором и эмиттером UКЭ max < 36 В. При этом указанные значения пробивного напряжения справедливы для всего интервала рабочей температуры окружающей среды.

Glavna konceptualna ideja, ki je omogočila še en korak na področju ustvarjanja močnih nizkonapetostnih tranzistorjev v miniaturni zasnovi, je bil razvoj novih izvirnih oblikovalskih in tehnoloških rešitev pri ustvarjanju serije nepakiranih tranzistorjev KT8197, KT9189, KT9192. Bistvo ideje je ustvariti zasnovo tranzistorja na osnovi keramičnega nosilca kristalov iz berilijevega oksida in metaliziranih trakov na fleksibilnem nosilcu - poliimidnem filmu.

Nosilec traku s posebnim fotolitografskim vzorcem v obliki svinčenega okvirja služi kot en sam prevodni element, na katerem se hkrati oblikuje kontakt do večcelične tranzistorske strukture in zunanjih sponk naprave. Vsi elementi notranje tračne ojačitve so zatesnjeni s spojino. Dimenzija podnožja metaliziranega keramičnega držala je 2,5x2,5 mm. Montažna površina nosilca kristalov in terminali so prevlečeni s plastjo zlata. Vrsta in dimenzije tranzistorja so prikazane na sl. 1, a. Za primerjavo ugotavljamo, da imajo najmanjši tuji tranzistorji v kovinsko-keramičnem ohišju (na primer CASE 249-05 podjetja Motorola) okroglo keramično podlago s premerom 7 mm.

Zasnova tranzistorjev serije KT8197, KT9189, KT9192 omogoča njihovo namestitev na tiskano vezje z metodo površinske montaže. V skladu s priporočili za uporabo teh tranzistorjev je treba spajkanje zunanjih priključkov opraviti pri temperaturi 125 ... 180 ° C za največ 5 s.

Zahvaljujoč izvajanju rezerv v električnih in termofizičnih parametrih je bilo mogoče znatno razširiti obseg potrošniških funkcij mikrovalovnih tranzistorjev brez paketa. Zlasti za tranzistorje serije KT8197 z nazivno vrednostjo napetosti Upit = 7,5 V in serije KT9189, KT9192 (12,5 V) se meja območja varnega delovanja v dinamičnem načinu razširi na Upit max = 15 V. Povečanje Napajalna napetost glede na nazivno vrednost omogoča dvig ravni izhodne moči prenosnega oddajnika in ustrezno povečanje radijskega dosega. Tranzistorji lahko delujejo brez zmanjšanja disipacije moči v neprekinjenem dinamičnem načinu v celotnem območju delovne temperature.

Na splošno so bila pri temeljnem razvoju teh tranzistorjev rešena vprašanja ne le miniaturizacije, ampak tudi zmanjšanja stroškov. Posledično so se tranzistorji izkazali za približno petkrat cenejše od tujih v istem razredu v kovinsko-keramičnem ohišju. Razviti miniaturni mikrovalovni tranzistorji lahko najdejo najširšo uporabo v tradicionalni uporabi v obliki diskretnih komponent in kot del RF ojačevalnikov moči hibridnih mikrovezij. Očitno je njihova najučinkovitejša uporaba v nosljivih prenosnih radijskih postajah.

Izhodne stopnje mobilnih oddajnikov se običajno napajajo neposredno iz akumulatorja vozila. Tranzistorji izhodnih stopenj so zasnovani za nazivno napajalno napetost Upit = 12,5 V. Parametrični nizi tranzistorjev za vsako priključeno območje so izdelani ob upoštevanju največje dovoljene izhodne moči za prenosne oddajnike Pout = 20 W. Razvoj zmogljivih nizkonapetostnih mikrovalovnih tranzistorjev (z Pout>10 W) je povezan z bolj zapletenimi konstrukcijskimi problemi. Poleg tega obstajajo težave z dodajanjem dinamične moči in odvzemom toplote iz velikih kristalov mikrovalovnih struktur.

Kristalna topologija močnostnih tranzistorjev ima zelo razvito emitorsko strukturo, za katero je značilna nizka impedanca. Za zagotovitev zahtevanega frekvenčnega pasu, poenostavitev ujemanja in povečanje moči je v tranzistorje vgrajeno notranje ujemanje LC na vhodu. Strukturno je LC vezje izdelano v obliki mikrosklopa na osnovi MIS kondenzatorja in sistema žičnih vodnikov, ki delujejo kot induktivni elementi.

Pri razvoju obsega moči predhodno razvitih tranzistorjev serije 2T9175 so bili ustvarjeni tranzistorji 2T9188A (Pout = 10 W) in KT9190A (20 W) za uporabo v območju VHF. Za območje UHF so bili razviti tranzistorji KT9193A (Pout = 10 W) in KT9193B (20 W). Tranzistorji so izdelani v standardnem paketu KT-83 (glej sliko 1,b).

Uporaba tega kovinsko-keramičnega ohišja je nekoč omogočila ustvarjanje zelo zanesljivih dvonamenskih tranzistorjev za elektronske naprave s povečanimi zahtevami po zunanjih dejavnikih in z zmožnostjo delovanja v težkih podnebnih razmerah. Da bi zagotovili zajamčeno zanesljivost pri temperaturi ohišja +60 °C v zvezi s tranzistorji z izhodno močjo Pout = 10 W in s Pout = 20 W - od +40 do +125 °C, je največja dovoljena povprečna disipacija moči v neprekinjenem dinamičnem načinu mora biti linearno zmanjšanje v skladu s formulo RK.sr max=(200-Tcorp)/RT.p-c (kjer je Tcorp temperatura ohišja, °C; RT.p-c je toplotna upornost spojnega ohišja prehod, °C/W).

Trenutno se v Rusiji ustvarja zvezno radijsko komunikacijsko omrežje po standardu NMT-450i (pri frekvenci 450 MHz). Razvite serije naprav KT9189, 2T9175, 2T9188A, KT9190A lahko skoraj v celoti pokrijejo potrebe v obravnavanem sektorju trga po opremi, ki temelji na domačih tranzistorskih elementih.

Poleg tega je od leta 1995 v Rusiji vzpostavljeno zvezno omrežje celičnih mobilnih naročniških komunikacijskih sistemov v okviru standarda GSM (900 MHz) in celični sistem za regionalne komunikacije po ameriškem standardu AMPS (800 MHz). Za ustvarjanje teh celičnih radijskih komunikacijskih sistemov v UHF je mogoče uporabiti majhne tranzistorje serije KT9192 z izhodno močjo 0,5 in 2 W, kot tudi serijo KT9193 z izhodno močjo 10 in 20 W.

Rešitev problema miniaturizacije opreme in s tem njene elementarne baze ni vplivala le na nosljive prenosne radijske oddajnike. V številnih primerih je za prenosno radijsko komunikacijsko opremo, pa tudi za opremo za posebne namene, treba zmanjšati težo in dimenzije nizkonapetostnih tranzistorjev z visoko močjo mikrovalov.

Za te namene je bila na podlagi KT-83 razvita modificirana zasnova ohišja brez rezin (slika 1, c), v kateri so tranzistorji 2T9175A-4-2T9175V-4, 2T9188A-4, KT9190A-4, KT9193A-4, Izdelujejo se KT9193B-4. Njihove električne lastnosti so podobne ustreznim tranzistorjem v standardni izvedbi. Ti tranzistorji so nameščeni z nizkotemperaturnim spajkanjem nosilca kristala neposredno na hladilno telo. Temperatura telesa med postopkom spajkanja ne sme preseči +150°C, skupni čas segrevanja in spajkanja pa ne sme presegati 2 minut.

Glavne tehnične značilnosti obravnavanih tranzistorjev so predstavljene v tabeli. 1. Učinkovitost kolektorskega vezja vseh tranzistorjev je 55%. Vrednosti največjega dovoljenega neposrednega kolektorskega toka ustrezajo celotnemu območju delovne temperature.

Tabela 1

Tranzistor	Območje delovne frekvence, MHz	Izhodna moč, W	Povečanje moči, krat	Napajalna napetost, V	Največja dovoljena povprečna dirka. moč v nast. dinamično način, W	Največji dovoljeni enosmerni kolektorski tok, A	Najvišje dovoljene vrednosti temperature okolice, ° C	Najvišja dovoljena temperatura ohišja, °C	Najvišja dovoljena temperatura prehoda, °C	Toplotni upor prehod - ohišje, °C/W	Kapacitivnost kolektorja, pF	Mejna frekvenca ojačanja, MHz
KT8197A-2	30...175	0,5	15	7,5	2	0,5	-45...+85	-	160	-	5	400
KT8197B-2		2	10		5	1					15
KT8197V-2		5	8		8	1,6					25
KT9189A-2	200...470	0,5	12	12,5	2	0,5	-45...+85	-	160	-	4,5	1000
KT9189B-2		2	10		5	1					13
KT9189V-2		5	6		8	1,6					20	900
KT9192A-2	800...900	0,5	6	12,5	2	0,5	-45...+85	-	160	-	4,5	1200
KT9192B-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
2T9175B; 2T9175B-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
KT9190A; KT9190A-4	200...470	20	-	12,5	40	8	-60	125	200	3	65	720
KT9193A; KT9193A-4	800...900	10	4	12,5	23	4	-60	125	200	5	35	1000
KT9193B; KT9193B-4		20	-		40	8				3	60

Na sl. 2a prikazuje celotno vezje tranzistorjev 2T9188A, KT9190A in na sl. 2,b - tranzistorji serije KT8197, KT9189, KT9192, 2T9175 (l - razdalja od meje spajkanja do lepilnega šiva tesnilnega pokrova ali tesnilnega premaza držala kristala. Ta razdalja je urejena v priporočilih za uporabo mikrovalovnih tranzistorjev v tehničnih specifikacijah na njih in se nujno upošteva pri izračunu reaktivnih elementov tranzistorjev). Parametri reaktivnih elementov, prikazanih na diagramih, so povzeti v tabeli. 2. Ti parametri so potrebni za izračun ujemajočih se vezij ojačevalne poti naprav, ki se razvijajo.

Razvoj nove tranzistorske elementne baze odpira široke možnosti tako za ustvarjanje sodobne profesionalne komercialne in amaterske radijske komunikacijske opreme kot za izboljšanje že razvitega, da bi izboljšali njegove električne parametre, zmanjšali težo, dimenzije in stroške .

tabela 2

Parametri tranzistorskih reaktivnih elementov	Tranzistor
	2Т9175А; 2Т9175А-4	2T9175B; 2T9175B-4	2Т9175В; 2Т9175В-4	2Т9188А; 2Т9188А-4	KT9190A; KT9190A-4	KT9193A; KT9193A-4	KT9193B; KT9193B-4	KT8197A-2; KT9189A-2; KT9192A-2	KT8197B-2; KT9189B-2; KT9192B-2	KT8197V-2; KT9189V-2
L B1, nH	3	2,3	1,8	0,66	0,73	1	0,84	0,19	0,1	0,2
L B2, nH	-	-	-	0,17	0,38	0,58	0,37	-	-	-
L E1, nH	0,5	0,35	0,28	0,16	0,15	0,26	0,19	0,22	0,12	0,12
L E2, nH	-	-	-	0,2	0,22	0,31	0,26	-	-	-
L K1, nH	1,25	1,1	1	0,61	0,57	0,71	0,61	0,59	0,59	0,59
C1, pF	-	-	-	370	600	75	150	-	-	-

Literatura

1. Assesorov V., Kozhevnikov V., Kosoy A. Znanstveno iskanje ruskih inženirjev. Trend razvoja visokozmogljivih mikrovalovnih tranzistorjev. - Radio, 1994, št. 6, str. 2, 3.
2. Assessorov V., Kozhevnikov V., Kosoy A. Novi mikrovalovni tranzistorji. - Radio, 1996, št. 5, str. 57, 58.
3. Assesorov V., Assesorov A., Kozhevnikov V., Matveev S. Linearni mikrovalovni tranzistorji za močnostne ojačevalnike. - Radio, 1998, št. 3, str. 49-51.
4. Kotno modulirane radijske postaje kopenske mobilne storitve. GOST 12252-86 (ST SEV 4280-83).

Beri in piši uporaben

Mikrovalovni tranzistorji se uporabljajo na številnih področjih človeške dejavnosti: televizijski in radijski oddajniki, repetitorji, radarji za civilne in vojaške namene, bazne postaje celičnega komunikacijskega sistema, letalska elektronika itd.

V zadnjih letih je opazen trend prehoda iz bipolarne tehnologije za proizvodnjo mikrovalovnih tranzistorjev na VDMOS (Vertical Diffusion Metal Oxide Semiconductors) in LDMOS (Laterally Diffused Metal Oxide Semiconductors) tehnologiji. Najnaprednejša tehnologija LDMOS ima najboljše lastnosti, kot so linearnost, ojačanje, toplotna zmogljivost, toleranca neusklajenosti, visoka učinkovitost, rezerva disipacije moči in zanesljivost. Tranzistorji, ki jih proizvaja Philips, imajo izjemno visoko ponovljivost od serije do serije in Philips je na to ponosen. Pri zamenjavi okvarjenih tranzistorjev vam ni treba skrbeti za ponovno nastavitev opreme, saj so vsi parametri tranzistorjev popolnoma enaki. S tem se ne more pohvaliti noben Philipsov konkurent.

Vsi novi Philipsovi dosežki temeljijo na novi sodobni tehnologiji LDMOS.

Tranzistorji za mobilne bazne postaje

Poleg tranzistorjev v ohišjih Philips proizvaja integrirane module.

Tabela 4. Glavni integrirani moduli

Vrsta	Pout, W	tehnologija	Pogostost	Področje uporabe
BGY916	19	BIPOLARNI	900 MHz	GSM
BGY916/5	19	BIPOLARNI	900 MHz	GSM
BGY925	23	BIPOLARNI	900 MHz	GSM
BGY925/5	23	BIPOLARNI	900 MHz	GSM
BGY2016	19	BIPOLARNI	1800-2000 MHz	GSM
BGF802-20	4	LDMOS	900-900 MHz	CDMA
BGF 844	20	LDMOS	800-900 MHz	GSM/EDGE (ZDA)
BGF944	20	LDMOS	900-1000 MHz	GSM/EDGE (EVROPA)
BGF1801-10	10	LDMOS	1800-1900 MHz	GSM/EDGE (EVROPA)
BGF1901-10	10	LDMOS	1900-2000 MHz	GSM/EDGE (ZDA)

Značilnosti integriranih modulov:

• Tehnologija LDMOS (spajkanje neposredno na hladilnik, linearnost, večje ojačenje), o zmanjšano popačenje,
• manjše segrevanje polprevodnika zaradi uporabe bakrene prirobnice, o integrirana kompenzacija za temperaturni odmik,
• 50 ohmov vhodi/izhodi,
• linearni dobiček,
• podpora številnim standardom (EDGE, CDMA).

BGF0810-90

• izhodna moč: 40 W,
• ojačanje: 16 dB,
• Učinkovitost: 37%,

BLF1820-90

• izhodna moč: 40 W,
• ojačanje: 12 dB,
• Učinkovitost: 32%,
• slabljenje moči sosednjega kanala ACPR: -60 dB,
• Amplituda vektorja napake EVM: 2 %.

Tranzistorji za oddajne postaje

V zadnjih 25 letih je Philips ohranil vodilno vlogo na tem področju. Uporaba najnovejših dosežkov tehnologije LDMOS (serije BLF1xx, BLF2xx, BLF3xx, BLF4xx, BLF5xx) nam omogoča nenehno krepitev našega položaja na trgu. Primer je velik uspeh tranzistorja BLF861 za TV oddajnike. Za razliko od konkurenčnih tranzistorjev se je BLF861 izkazal kot zelo zanesljiv in zelo stabilen element, zaščiten pred okvarami, ko je antena odklopljena. Nobeden od konkurentov se ni mogel približati lastnostim stabilnosti BLF861. Glavna področja uporabe takih tranzistorjev lahko imenujemo: oddajniki za frekvence od HF do 800 MHz, zasebne radijske postaje PMR (TETRA), VHF oddajniki za civilne in vojaške namene.

Tabela 5. Tranzistorji L- in S-pasu za radarje

	Vrsta	F, GHz	Vcc,B	Tp, μs	Coeff. polnjenje, %	Moč, W	Učinkovitost, %	Dobiček, dB
L-pas	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
	Račun 21435	1,2-1,4	36	100	10	>35	45	>13
	BLL1214-250	1,2-1,4	36	100	10	>250	45	>13
S-pas	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
Zgornji S-pas	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

Tabela 6. Tranzistorji letalske elektronike

	Vrsta	F, GHz	Vcc,B	Tp, μs	Coeff. polnjenje, %	Moč, W	Učinkovitost, %	Dobiček, dB
BIPOLARNI	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

Osnovne značilnosti tranzistorja BLF861A

• Push-pull tranzistor (push-pull ojačevalnik),
• izhodna moč več kot 150 W,
• dobiček več kot 13 dB,
• Učinkovitost več kot 50%,
• pokriva pas od 470 do 860 MHz (pasova IV in V),
• je današnji industrijski standard v televizijskih oddajnikih.

Nov model tranzistorja BLF647

• razvit na podlagi BLF861A,
• visoko ojačanje 16 dB pri 600 MHz,
• izhodna moč do 150 W,
• pokriva pas od 1,5 do 800 MHz,
• zanesljiv, odporen na neusklajenost,
• odporen na odklop antene,
• ima vgrajen upor, ki omogoča delovanje na HF in VHF frekvencah,
• Push-pull tranzistor (push-pull ojačevalnik).

Tranzistor BLF872

• se razvija kot zmogljivejša zamenjava za BLF861A,
• začetek proizvodnje 1. četrtletje 2004,
• izhodna moč do 250 W,
• najbolj zanesljiv tranzistor v smislu odpornosti na neusklajenost,
• ohranja linearnost,
• ohranja zanesljivost,
• trenutni odmik Idq manj kot 10 % za 20 let,
• dobiček več kot 14 dB,
• pokriva pas od 470 do 860 MHz.

Tranzistorji za radar in letalsko elektroniko

Novi Philipsovi tranzistorji za radar in letalsko elektroniko so prav tako izdelani z uporabo najsodobnejše tehnologije LDMOS. Kristali, izdelani s tehnologijo LDMOS, se manj segrevajo, so bolj zanesljivi, imajo večje ojačanje in ne potrebujejo izolatorja med podlago in radiatorjem. Skladno s tem je za doseganje enakih karakteristik potrebnih manj tranzistorjev, kar dodatno poveča zanesljivost in zniža ceno izdelka.

Novosti:

BLA0912-250

• pas od 960 do 1250 MHz (vse glavne frekvence letalske elektronike),
• visoko ojačanje do 13 dB,
• zanesljivost, odpornost na fazno neusklajenost 5:1,
• linearnost,
• vzorci bodo na voljo od junija 2003.

BLS2934-100

• pas od 2,9 do 3,4 GHz (vse glavne frekvence letalske elektronike),
• uporaba standardnega nehermetičnega ohišja,
• vzorci bodo na voljo do konca leta 2003.

Če povzamemo, lahko z gotovostjo trdimo, da gre Philips v korak s časom in ponuja tranzistorje, ki omogočajo ustvarjanje novih naprav z naprednejšimi lastnostmi: manjša velikost, večja izhodna moč, manj komponent in nižja cena končnega izdelka.