Мощные транзисторы.

Транзистор называется мощным, если мощность рассеивания превышает 3Вт. Предназначены для усиления мощности, для её регулирования и преобразования. Применяются в импульсных источниках питания, стереоусилителях, схемах развёртки телевизоров, системах впрыска топлива и т.д. Основные характеристики: усиление по мощности, эффективность эммитера и К.П.Д. К характеристикам так же относятся: пробивное напряжение перехода, ток утечки, коофициент усиления по току, напряжение насыщения, тепловое сопротивление, ёмкость перехода. На ВЧ мощность снижается, изменяются выходные характеристики, снижается коофициент усиления, ухудшаются параметры. Применение мощных транзисторов ограничивается вторичным пробоем, наступление которого сопровождается внезапным падением напряжения между коллектором и эммитером, стягиванием токак коллектора и образованием горячей точки. Это явление необратимо, при нём транзистор разрушается. Если 1 из участков нагревается значительно сильнее остальных, то через него может пройти непропорционально большая доля тока и он перегреется ещё сильнее. Для защиты от вторичного пробоя определяют области безопасной работы. Для увеличения рабочей мощности необходимо увеличить размеры кристалла, в результате снижаются рабочие частоты. При увеличении рабочей чатоты уменьшается мощность. Основная схема их применения – генератор с независимым самовозбуждением и отсечкой коллекторного тока. При создание мощного транзистора необходимо выбрать как можно термоустойчивый материал дл корпуса. Наибольшее применение для создания этих транзисторов получил арсенид галлия, выдерживающий температуру до 450⁰С. Для создания мощного транзистора применяется ионное легирование. Ввиду того, что мощные ВЧ транзисторы низкое эммитерное и базовое сопротивление и повышенное быстродействие, токи неуспевали во время работы распределится равномерно, в результате наступал вторичный пробой. Для устранения этого использовались резисторы, включённые последовательно с отдельными эммитерными областями. Независимо от того, насколько хорош кристалл с транзисторный структурой, его высокачастотные характеристики не могут быть реализованы без хорошо разработанного корпуса. Корпус должен обладать нужным тепловым сопротивлением и малыми значениями паразитных индуктивностей и емкостей. 2 наиболее популярных типа корпуса – коаксиальный (малые паразитные индуктивности и ёмкости); с полосковыми выводами (более широкая полоса частот, лучшая развязка между входом и выходом, хороший отвод теплоты и более плотный монтаж).

Собственные шумы транзистора.

Шумовой ток представляет собой сумму переменных синусоидальных составляющих с различными частотами, диапазон которых составляет от 0 до СВЧ включительно. Но любое устройство имеет только определённый частотный диапазон. Поэтому, на входе любого устройства имеется лишь часть этих составляющих тока, соответствующих определённым шумам. Чем больше ширина полупроводникового устройства, ткм больше шумы. Шумы ограничивают чувствительность прибора. Измеряются шуму в дациБеллах (дБ). Величина собственных шумов имеет ряд составляющих, которые характеризуются коофициентом шума, который определяется по следующей формуле: F_ш=10Lg[(P_c\P_ш)вх\(Р_с\Р_ш)вых], где Р_с – мощность сигнала, Р_ш – мощность шума. Т.е. коофициент шума определяется соотношением мощностей сигнала и шума на входе и выходе транзистора. В идеальных устройствах коофициент шума равен нулю дБ. Среди собственных шумов транзистора основными являются: 1) Тепловой шум, его источником является сопротивление транзистора. Природа тепловых шумов связана с тепловым, хаотичным движением основных носителей, 2)Дробовый шум возникает на каждом из переходов из-за флуктуации (изменении) тока, которая происходит из-за непостоянности числа носителей, протекающих через "p-n" переход, 3)Избыточный шум – это шумы обусловленные поверхностными явлениями и имеют мощность обратно пропорциональную частоте. Эти шумы ещё называют шумами типа “1\f”. С ростом частоты (f), мощность этих шумов падает и на частотах свыше 5кГц, этими шумами можно пренебречь. В области коллекторного перехода избыточные шумы зависят от флуктуации поверхностной утечки, от толщины "p-n" перехода и от коллекторного напряжения. В области эммитерного перехода этот шум обусловлен флуктуациями поверхностной рекомбинации инжктированных носителей и в основном зависит от эммитерного тока. Графи зависимости коофициента шума от частоты: От 0 до f₁в основном проявляются избыточные шумы. От f₁ до f₂ – величина коофициента шума практически постоянна, минимальна и в основном определяется тепловыми и дробовыми шумами. Частота f₁ находиться в пределах 1,5-2кГц. Частота f₂ соответствует граничной частоте транзистора и поэтому при превышении f₂ шумы резко возрастают. Данный график обобщённый т.к. зависимость коофициента шума от частоты для каждого типа транзистора индивидуальна.