Главная ->  Источники электропитния 

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 95 96 97 98 99 100 101 102 103 [ 104 ] 105 106 107 108 109 110 111 112 113 114 115 116 117 118 119 120 121 122 123 124 125 126 127 128 129 130 131 132

Если в технических условиях не приводится область безопасной работы в режиме обратного смещения, то целесообразно ориентироваться на сочетания переключаемых токов и напряжений, при

которых проводятся измерения ten и tpac.

Одним из способов обеспечения надежной работы транзисторов является также использование малонасыщенных и ненасыщенных режимов, обеспечение сравнительно небольших запирающих токов Isaan < (0,2...0,3) 1кнас, строгий контроль за соблюдением положения динамической траектории переключения в пределах области безопасной работы.

Форма импульса мощности в процессе переключения определяется взаимным расположением и длительностью фронтов 1к и Пкэ, которые зависят от характера и значения нагрузки, характера изменения и значения отпирающего и запирающего токов базы, частотных свойств и технологии изготовления транзистора. Создание транзистора с оптимальным сочетанием основных параметров

(UkBO, икЭОгр, iKmax, икЭнас, Ькл, ten) ЯВЛЯеТСЯ ДОСТаТОЧНО СЛОЖНОЙ

конструкторско-технологической задачей, требующей компромиссных решений.

Мощные биполярные транзисторы можно условно разделить на две группы по расположению в транзисторной структуре высокоомного слоя: в области коллектора или в области базы (с равномерно легированной базой). Для переключательных транзисторов, к которым предъявляются высокие требования по частотным свойствам и значению пробивного напряжения, единственно возможной является структура с высокоомным слоем в области коллектора. Основными методами создания таких транзисторов являются метод тройной диффузии с использованием в качестве исходного материала монокристаллического кремния и метод двойной диффузии на основе высокоомных эпитаксиальных структур п-п типа (для транзисторов с п-р-п структурой).

Метод тройной диффузии реализуется путем создания п слоя в коллекторе и последовательной диффузии примеси р и п типа для получения базовых и эоушттерных областей. Необходимо подчеркнуть, что для создания переключательных транзисторов предпочтительной является структура с эпитаксиальным коллектором, так как она позволяет обеспечить существенно лучшие ключевые свойства. Это достигается, в основном, за счет существенно меньшего по сравнению со структурами с тройной диффузией переходного п-п слоя в коллекторе. Указанный слой является местом накопления



неосновных носителей, но с точки зрения обеспечения необходимого пробивного напряжения он является лишним. Кроме того, в эпитак-сиальных транзисторах возможно обеспечить со значительно большей точностью необходимую толщину высокоомного слоя, что в конечном счете позволяет при одинаковых пробивных напряжениях уменьшить время ten и напряжение икэнас Основным ограничением здесь являются параметры зпитаксиальных структур, так как получение эпитаксиального слоя большой толщины с высоким удельным сопротивлением является достаточно сложной задачей. Распределение примеси в транзисторной структуре с зпитаксиальным коллектором показано на рис. 5.7.


Эюггтер Коллектор

Рис. 5.7. Распределение примеси в транзисторной структуре, полученной двойной диффузией с зпитаксиальным коллектором

Эпитаксиальные п-п структуры с удельным сопротивлением до (40...60) Ом см и толщиной до (80...100) мкм позволяют создавать быстродействующие переключательные транзисторы с пробивными напряжениями до (800...1000) В и значениями граничного напряжения до (400...500) В. Примером мощного переключательного транзистора может служить прибор типа 2Т885А,Б (см. табл. 5.2). Этот транзистор создан методом двойной диффузии (см. рис. 5.7) и является полностью пленарным, т. е. имеет пленарный переход эмиттер-база и планарный высоковольтный переход коллектор-база.

Преимущества планарной технологии общеизвестны как с точки зрения технологичности, так и с точки зрения надежности прибора. При прочих равных условиях пробивное напряжение пленарного перехода всегда существенно ниже пробивного напряжения аналогичного меза-перехода. С целью повышения пробивного напряжения одновременно с основным диффузионным переходом создаются один или несколько кольцевых переходов, ограничивающих электрическое поле на поверхности структуры (рис. 5.8). Кольцевой



переход расположен на таком расстоянии от основного, что при напряжении, значительно меньшем пробивного, пространственный заряд основного перехода инициирует проводимость зазора между основным переходом и кольцом. При дальнейшем увеличении напряжения после появления проводимости в зазоре напряженность электрического поля на основном переходе не будет возрастать. Таким образом, кольцевой переход действует как делитель напряжения.


Рис. 5.8. Планарный переход с делительным кольцом: 1 - основной переход; 2 - делительное кольцо; 3 - область пространственного заряда при напряжении прокола кольца; 4 - область пространственного заряда при более высоком напряжении

Метод создания высоковольтных планарных переходов с линейно увеличивающимся расстоянием между делительными кольцами использован при создании ряда мощных переключательных транзисторов (2Т862, 2Т866, 2Т885 и др.). Существенной особенностью транзисторов 2Т885 является их двухкристальная конструкция. Это вызвано тем, что увеличение максимального тока транзистора можно обеспечить лишь увеличением площади и периметра эмиттера и, следовательно, пдощади всей транзисторной структуры. Однако увеличение площади ведет к уменьшению пробивного напряжения из-за наличия неоднородностей исходного материала. Поэтому предпочтительно использование многокристальной конструкции с кристаллами относительно небольшой площади. При этом необходим подбор кристаллов по времени выключения, так как неодновременное выключение кристаллов может привести к катастрофическому отказу.

В случае двухкристальной конструкции подбор кристаллов осуществляется использованием их из одной пластины. В транзисторе 2Т885 каждый кристалл имеет размер 5,2x7,2 мм. Для размещения этих кристаллов используется металлокерамический корпус КТ-61А с плоскими выводами (рис. 5.9).



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 95 96 97 98 99 100 101 102 103 [ 104 ] 105 106 107 108 109 110 111 112 113 114 115 116 117 118 119 120 121 122 123 124 125 126 127 128 129 130 131 132