Высокочастотных транзисторов

Чувствительность приемника определяется уровнем тепловых шумов и существенно зависит от конструкции и технологии изготовления входных каскадов. В качестве входных каскадов в диапазоне СВЧ применяются кристаллические смесители, усилители на туннельных диодах, высокочастотных транзисторах и ЛБВ. В особо чувствительных приемниках сантиметрового диапазона применяются параметрические и молекулярные усилители, охлаждаемые жидким азотом или гелием. При этом существенно усложняется конструкция приемника, возрастают вес и габариты.

Электронные ключи на дискретных элементах исследованы достаточно полно. Результаты этих исследований можно распространить на ключевые элементы, используемые в ИМС. Однако при этом следует учитывать их особенности, заключающиеся в том, что электронные ключи в ИМС строятся на более высокочастотных транзисторах, поэтому при анализе их работы непременно учитывается влияние паразитных емкостей монтажа и нагрузки, а также конечная скорость нарастания и спада крутых перепадов управляющих импульсов. Существенным отличием является также наличие подложки, которая приводит к появлению паразитных емкостей в различных узлах электронного ключа и образованию паразитных транзисторных структур.

В предварительном усилителе предусмотрены органы плавного регулирования коэффициента усиления и смещения (центровки) электронного луча по вертикали. Каскады усилителя строятся по симметричным схемам на маломощных высокочастотных транзисторах с коррекцией ампли-тудно- и фазочастотных характеристик и глубокой обратной связью. Для повышения устойчивости и получения большей широкополосности каскады предварительных усилителей часто строят по каскодиым схемам. Выходной каскад предварительного усилителя нагружается на низкоомную линию задержки ЛЗ. В качестве линии задержки используют искусственные линии с сосредогоченными постоянными, спиральные кабели задержки и радиочастотные коаксиальные кабели.

В цепь модулятор — катод подают калиброванное напряжение для измерения длительности линии развертки или исследуемого сигнала, а также напряжение сигнала при круговой развертке. В этих случаях осциллограмма приобретает вид штриховой линии: темный штрих вызывается отрицательным, светлый — положительным полупериодом напряжения, поданного в цепь модулятор — катод трубки. Темный и светлый штрихи называются метками. Цена метки в единицах времени (длительность светлого и темного штрихов) равна периоду калиброванного сигнала. Этот сигнал должен иметь прямоугольную форму и определенный уровень, поэтому в канале предусматривается усилитель, состоящий из формирующего и оконечного каскадов. Схемы каналов чрезвычайно разнообразны, и выделить типовую из них трудно. Однако чаще всего в качестве формирующего каскада применяются триггеры, а оконечного — эмиттерные повторители, выполненные на высокочастотных транзисторах средней мощности.

В высокочастотных транзисторах (при /а >1 МГц) тр <СС*0/?КН и выбор транзистора следует производить по формуле

При низкочастотных транзисторах (Пб — П16 и др.), имеющих выходную ёмкость при общем эмиттере во много раз меньше входной ёмкости следующего каскада параллельная коррекция даёт большее расширение полосы, чем последовательная; последовательная коррекция даёт примерно те же результаты, что и параллельная лишь при высокочастотных транзисторах (П401 — П411 и др.), имеющих большее отношение выходной ёмкости к входной.

В рассмотренных вариантах базовых ячеек показан так называемый металлический затвор. Большинство современных транзисторов выполняется с кремниевым затвором, называемым также поликремниевым или поликристаллическим ( 2.16). Тип затвора не изменяет принципа работы транзистора. Следует, однако, иметь в виду, что металлический затвор обладает значительно меньшим сопротивлением, что делает его предпочтительным в высокочастотных транзисторах.

Так как в это выражение входит произведение подвиж-ностей электронов и дырок, то р—п—р- и п—р—«-транзисторы не отличаются по своим частотным свойствам. Очевидным путем улучшения высокочастотных свойств транзистора является уменьшение ширины базы и площади коллекторного р—л-перехода. В современных высокочастотных транзисторах W и SK уменьшены до технически возможных пределов.

52. Константинов В. Г., Крылов В. С. Способ выравнивания токов и напряжений в высокочастотных транзисторах. — Труды ВНИИЭМ, 1977, т. 51, с. 40—47.

Один из специфических видов шума возникает в высокочастотных транзисторах (на 100 МГц и выше), если такие транзисторы работают на частотах, существенно меньших их номинальной рабочей частоты. Такой шум обусловлен возникновением паразитных колебаний в рабочей полосе частот. Например, транзистор на 400 МГц при работе на частотах ниже 80 МГц самовозбуждается из-за взаимодействия с паразитными емкостями и индук-тивностями связанных с ним цепей, что приводит к возникновению широкополосного гауссова шума вблизи или ниже той частоты, на которой работает транзистор. Этот

3. Применение высокочастотных транзисторов в низкочастотных ЭУ нежелательно, так как они дороги, склонны к самовозбуждению и развитию вторичного пробоя, обладают меньшими эксплуатационными запасами.

Появление в 1982 г. мощных высокочастотных транзисторов, охлаждаемых водой и способных получить мощность до 500 Вт в диапазоне частот 2—30 МГц, позволило, наконец, заменить электровакуумные лампы в оборудовании типа радиопередатчиков, в котором лампы оставались незаменимыми.

?.1. Дрейфовые транзисторы...........,,..,.,. 127 .2. Конструкция и технология изготовления высокочастотных транзисторов..........................127

- Основным методом изготовления высокочастотных транзисторов является диффузия примесей,и такие транзисторы поэтому часто называют диффузионными. При диффузии примеси в базе распределяются неравномерно, там создается электрическое поле. Следовательно, по механизму движения носителей диффузионные транзисторы могут относиться к дрейфовым.

7.2. Конструкция и технология изготовления высокочастотных транзисторов

Замыкание ключа происходит в два этапа. На первом этапе входная емкость Свх транзистора заряжается до потенциала, соответствующего отпиранию его эмиттерного перехода. При этом напряжение на выходе ключа не меняется. Время, в течение которого напряжение на выходе ключа постоянно, называют временем задержки включения транзистора Г3.вкл- На втором этапе транзистор работает в активной области статической характеристики, переходя от точки А к точке В ( 11.19,6). Время, в течение которого транзистор работает в активной области статической характеристики, — время фронта включения транзистора ?ф.вкл- Оно уменьшается с ростом отпирающего тока базы, при использовании высокочастотных транзисторов, а также при уменьшении паразитной емкости Свых, шунтирующей коллекторную цепь транзистора. Общее время включения

У маломощных высокочастотных транзисторов ( 30, б) вывод коллектора имеет с корпусом электрический контакт, так как коллектор монтируется на стальном или медном основании корпуса.

б) создание высокочастотных транзисторов в интегральном исполнении;

очень велика и ток iK достигает значения, при котором его составляющая i^ выводит рабочую точку гистерезисной петли в положение 1 ( IX. 1, б). Время, за которое нарастает ток t"K, зависит от индуктивности рассеяния трансформатора Ls, его собственной емкости и от граничной частоты транзистора. Для высокочастотных транзисторов время нарастания может доходить до 1 икс, а для низкочастотных до 15 мкс.

В нашем конкретном случае весьма мала глубина обратной связи, система, охваченная обратной связью, имеет невысокий третий порядок, имеется большой разброс между постоянными времени системы — две весьма малые постоянные времени высокочастотных транзисторов и довольно большая постоянная времени R3C3. Поэтому величина Сэ выбирается только исходя из первого условия.

Современные методы технологии позволяют создавать стабильные элементы, входящие в автогенератор. Особенно важна стабильность параметров элементов резонансного контура и ОС. Стабильность именно этих элементов определяет важнейшую характеристику генератора: стабильность генерируемой им частоты. Увеличение добротности резонансного контура, введение в контур термокомпенсирующих емкостей, величина которых изменяется от температуры так, что частота настройки контура остается практически неизменной, использование высокочастотных транзисторов позволили создать генераторы со стабильностью частоты порядка 10~5. Однако в настоящее время настолько возросли требования к системам промышленной автоматики, что часто даже такая стабильность частоты оказывается недостаточной и необходимо искать новые технические способы решения зйДаЧИ.