Главная Отечественные полупроводниковые аналоги



Герметизация полимерами, используемая как для маломощных, так и для мощных приборов, осуществляется либо с образованием монолитной конструкции (герметизирующий материал контактирует с кристаллом), созданной путем погружения в жидкий полимер, заливкой в формах, литьем, опрес-совкой или формовкой, либо капсульной конструкции, пт которой контакт кристалла с герметизирующим материалом отсутствует. Герметизация может быть односторонней (для мощных приборов) или двусторонней (для маломощных прнборов). В иачестве заливочных компаундов (полимеров) используются эпоксидная, полиэфирная или фснольиая смолы, кремнийорганические материалы с различными наполнителями.

Стабильность параметров и надежность приборов, герметизированных полимерами, связаны с различными серьезными проблемами и определяются теми изменениями, которые происходят на поверхности кристаллов и обусловлены наличием примесей в полимерном материале, проникновением влаги через выводы и полимер па поверхность кристалла, внутренними напряжениями, возникающими в герметизирующем слое, адгезией пластмассы с материалом выводов, наличием электролиза контактов при проникновении влаги. Состав материалов корпуса и метод герметизации оказываются наиболее важными факторами, связанными с их надежностью Дефекты пластмассового корпуса чогуг вызвать большие токн утечки, электрохимические процессы разрушения металлизации и выводов, термомеханнческие разрушения (из-за различия коэффициентов расширения пластмассы и металлических выводов) .

В принципе, пластмассовые приборы имеют более высокую механическую прочность, вибро- н ударопрочное ГЬ, чем приборы в металлостеклянном корпусе. Однако пластмассовое покрытие недостаточно герметично, имеет плохой отвод тепла, кроме того, в ряде случаев при использовании пластмассовых приборов в РЭА требуется дополнительная магнитная и электрическая экранировка их корпуса.

За рубежом наиболее часто используются пластмассовые маломощные корпуса типов RO-67, SOT-54 нлн ТО-92 (аналогичный отечественный КТ-26), ТО-98, Х-55, а также мощные корпуса - типов ТО-220 нли S0T-78 (отечественный КТ-28), ТО-202 или SOT-128, ТО-126 или SOT-32 (отечественный КТ-27). В пластмассовом корпусе для мощных приборов в качестве основания корпуса служит металлическая пластина, на внутренней стороне которой непосредственно монтируется кристалл прибора.

2.14. Надежность

Полупроводниковые приборы работают надежно, ес.ш их рабочие токи, напряжения, мощности и температура перехода и окружающей среды не превышают макснма.1Ьно допустимых значений.

Надежность полупроводниковых приборов закладывается еще на этапе разработки и в дальнейшем обеспечивается на всех стадиях их изготовления. В производственных условиях надежность приборов зависит от конструкции, технологии изготовления (например, надежность плэнарных приборов выше надежности сплавных и сплавно-диффуэионных) и методов контроля качества н надежности.

В технических условиях (ТУ) иа приборы предусмотрен комплекс мероприятий для обеспечения высокой надежности. При заводских испытаниях проводятся испытания прнборов на безотказность и долговечность, позволяющие определить производственную надежность (для оговоренных в ТУ режимов, условий испытаний и критериев отказов), как правило, в условиях и режимах более тяжелых, чем условия эксплуатации, и с оценкой результатов испытаний по более жестким критериям. Поэтому эксплуатационная надежность (в конкретных режимах, условиях и схемах применения) обычно выше производственной.

Разница между производственной и эксплуатационной надежностями будет более значительной, если приборы будут работать в облегченных электрических и эксплуатационных режимах по сравнению с максимально допустимыми (предусмотрены запасы по напряжению, току и мощности рассея-



ния), а также если работа схемы допускает большой диапазон изменения параметров используемых приборов.

Данные об эксплуатационной надежности накапливаются прн эксплуатации аппаратуры и учитываются при ее доработке нли усовершенствовании,

2.15. Области применения транзисторов

Полупроводниковые приборы разрабатываются и совершенствуются, исходя из перспективности и общих тенденций развития радиоэлектронной аппаратуры, с учетом особенностей конкретных классов схем, в которых предполагается их использование. В настоящее время выпускаемые полупроводниковые приборы исчисляются сотнями и тысячами наименований. Предназначенные для различных областей применения, они открывают возможность создания принципиально новых радиотехнических устройств, существенпо расширяют и улучшают функцнн и возможности РЭА,

По виду выполняемой функции (целевому назначению) транзисторы можно разделить на усилительные, переключательные и генераторные типы.

Общими для расчетов усилителей на транзисторах (постоянного гока, низкой, промежуточной и высокой частот и др.) являются входное и выходное сопротив.чения каскада, соотношения, определяющие усиление, частотные свойства, режи,мы работы, температурная стабильность и прочие показатели.

В соответствии с назначением различают каскады предварительного усиления (напряжения, тока нли мощности), предназначенные для получения максимального усиления (обычно по резисторной или трансформаторной схеме), и каскады усиления мощности, обеспечивающие на заданной нагрузке необходимую (выходную) мощность при минимальных искажениях и минимальной хющности потребления от источника питания. В многокаскадных усилителях с отрицательной обратной связью имеют место фазовые сдвиги между входными и выходными токами, поэтому для устойчивой работы транзисторы выбирают исходя нз условия /в0,3/й21э (/в - верхняя рабочая частота усилителя) прн малой обратной связи /в/мг»- Усилители с мощным выходным каскадом имеют два варианта: бестраисформаторный (с выходной мощностью не более 5-10 Вт) и трансформаторный (на десятки и сотни ватт). При выходной мощности порядка 0,1 - 1 Вт каскады выполняются однотактными с режимом работы в классе А; при больших значениях мощности - двухтактными с режимом работы в классе А, АВ или В.

В схемах с дополнительной симметрией, т. е. с использованием транзисторов со структурами р-п-р и п-р-п, приборы должны быть с одинаковыми параметрами и характеристиками. Требуется подбор пар последовательно включенных транзисторов по Н.2\ь и /л2,а с разбросом не более 10-15%. Для этой цели разработаны специальные пары (комплементарные) транзисторов, например отечественные транзисторы со структурами п-р-п и р-п-р типов КТ502 и КТ503; КТ814 и КТ815; КТ816 и КТ817; КТ818 н КТ819.

В каскадах предварительного усиления значение U ъ рабочей точке мало (несколько вольт) и выбирается из соображений получения малого напряжения шумов или неискаженной формы сигнала Eia выходе

В усилителях, имеющих хорошую температурную и режимную стабилизацию, замена транзистора иа однотипный с более высоким значением /1213 не приводит к значительному увеличению тока коллектора в рабочей точке.

В трэнзнсторных генераторах наиболее предпочтительными являются режимы классов В и С (реже АВ). При расчете транзисторного генератора с внешним возбуждением по заданным выходной мощности и верхней рабочей частоте усилителя выбирают тип транзистора н проверяют пригодность его по Р„, /гр и предельно допустимым параметрам РкБОтах эштах

Ктах) для задэиного угла отсечки коллекторного тока. Для расчета генераторов необходимо знать также значения Ск, Тк, fmax. Следует учитывать, чем выше частота генерируемых колебаний, тем меньше Kjp. Для получения КурЬ-7 дБ необходимо, чтобы /в было в несколько раз ниже частоты /A2ie (в 4-10 раз).



в каскадах усиления и генерации мощности значение выбирается;

достаточно большим для получения максимального КПД и малых нелинейных искажений,

Транзисторы некоторых типов используются в специфических классах: схем и характеризуются некоторыми особенностями режима и условии работы. Такие транзисторы образуют своеобразный класс прнборов, например* транзисторы для схем АРУ, для УПЧ. для работы в микроамперном диапазоне токов, для работы в ВЧ и СВЧ диапазонах, лавинные транзисторы,, сдвоенные, составные, двухэмиттерные и т. п. Есть узлы, где требуются* высоковольтные траизнсгоры. Кроме того, разработаны транзисторы универсального назначения. Оптимальное сочетание параметров и характеристик: дает возможность использовать их в радиоэлектронной аппаратуре вместо некоторых специализированных транзисторов.

Для схем с автоматической регулировкой усиления (АРУ) разработйны" специальные транзисторы, обладающие регулируемым усилением при увеличении рабочего тока (прямая АРУ), Уменьшение уси.тения таких транзисторов на высокой частоте происходит за счет спада /гр при увеличении тока эмиттера и уменьшении напряжения на коллекторе. В связи с этим они имеют резкую зависимость Кур от тока. Обычно транзисторы имеют меньшую-зависимость усиления от электрического режима. Для зарубежных транзисторов, предназначенных для АРУ, часто укэзызается глубина регулировки: усиления (отношение максимального усиления к минимальному).

Жесткие требования к экономичности РЭА в целом ряде специальных применений способствовали созданию кремниевых транзисторов, нормальна функционирующих при малых токах (единицы - десятки микроампер), поскольку германневые транзисторы вследствие большого обратного тока коллектора для этих целей непригодны. Такие приборы (например, KT3i02p КТ3107) имеют малый /[о большое усиление. Однако при работе в микрорежиме у них ухудшаются частотные свойства, но несколько лучше шумовые свойства. Кроме того, при малых токах обычно увеличивается зави-си,\1ость параметров от температуры, снижается крутизна и затрудняетсж стабилизация режима.

Реализация высокого усиления по мощности в высокочастотных усилителях связана с уменьшением паразитной обратной связи, обусловленной проходной проводимостью транзистора Yy2. В настоящее время разработаны транзисторы (например, КТ339АМ), у которых для снижения емкости обратной связи в транзисторную структуру введен интегральный экран (экран Фа-радея), представляющий собой сочетание диффузионного экрана и дополнительного экранирующего диода. Применение интегрального экрана позволяет снизить емкость между коллекторным и базовым выводами в 2,5- 4 раза (емкость Сугэ снижается до значения не более 0,3 пФ) и обеспечивает получение высокого усиления Кур без применения схем нейтрализации,

Лавниные транзисторы предназначены для работы в режиме электриче- ского пробоя коллекторного перехода, В зависимости от схемы включения они могут иметь управляемые З-образпые (со стороны коллекюра или эмиттера) и N-образные (со стороны базы) вольт-амперные характеристики. Использование обычных транзисторов в этом режи,ме принципиально возможно, но при этом не обеспечиваются необходимые быстродействие, амплитуда импульсов, стабильность н надежпость. Например, одной из причин, снижающих эффективность использования обычных высокочастотных транзисторов в лавинном режи,ме, является значительное снижение частоты /гр при увеличении коллекторного тока.

Лавинные транзисторы имеют следующие основные параметры; напряжение лавинного пробоя коллекторного перехода кБОпроб* напряжение пробоя прн отключенной базе -гзопроб напряжение кэопро в максимуме вольт-амперной характеристики, зависящее от сопротивления и управ-

ляющего тока; максимальный ток разряда и время нарастания лавинного импульса. Область лавинного режима лежит между напряжениями квОароб



0 1 2 3 4 5 6 [7] 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39 40 41 42 43 44 45 46 47 48 49 50 51 52 53 54 55 56 57 58 59 60 61 62 63 64 65 66 67 68 69 70 71 72 73 74 75 76 77 78 79 80 81 82 83 84 85 86 87 88 89 90 91 92 93 94


0.0272