DE1539863A1 - Transistor - Google Patents

Transistor

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DE1539863A1 DE1966D0050685 DED0050685A DE1539863A1 DE 1539863 A1 DE1539863 A1 DE 1539863A1 DE 1966D0050685 DE1966D0050685 DE 1966D0050685 DE D0050685 A DED0050685 A DE D0050685A DE 1539863 A1 DE1539863 A1 DE 1539863A1
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Description

Deutsohe ITT Industries R.H. Winkler 2 Gesellschaft mit beschränkter Haftung g^ jun χο$$
78 Freiburg i.Br., Hans Bunte-Str. 19 Pat. Dr«St/B.
- Pl 377
DEUTSCHE ITT INDUSTRIES GESELLSCHAFT MIT BESCHRÄNKTER HAPTUNG, PRSIBURG i.Br.
Transistor
Die Priorität der Anmeldung in den Vereinigten Staaten von Amerika vom 19. August 1965 No 480,870 ist in Anspruch genommen.
Die Erfindung betrifft einen Transistor« Insbesondere einen Hoch* frequenz-Hoohleistungs-Transistor mit Bmitter- Basis- und Kollektorzonen, bei dem die Basis·* und Emitterzonen an einer Oberfläche liegen,und der auf einem Träger montiert 1st. Wenn Transistoren bei höheren Frequenzen betrieben werden, beginnen die durch den Aufbau und die Konstruktion bedingte Induktivität und Kapazität eine Immer bedeutendere Rolle für den Betrieb des Transistors zu spielen· Dabei kann sich ein beträchtlicher Abfall bzw. ein Verstärkungsverlust In höheren Frequenzbereichen von einhalb bis ein Gigahertz und darüber ergeben. Bei einer Steigerung der vom Transistor umzusetzenden Leistung gewinnt ausserdem die Wärmeableitung aus dem Halbleiterkörper zunehmende Bedeutung.
Die Erfindung bezweckt die Schaffung einer Transistor-Anordnung mit niedriger verteilter Induktivität in der dem Eingangs- und
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.3439 - Pl 377 - S * ■ ■ R1H, Winkler 2'
Auagangskreis gemsinsarssii übertragungsleitung. Weiter soil mit der Erfindung eine Transistor-Anordnung mit verbesserter Isolierung zwischen Eingang und Ausgang geschaffen werden, die leicht und billig herzustellen und von einfacher Bauart ist* Sehliesslich sollen mit der Erfindung Transistoren hergestellt werden können, die in Verbindung mit Hochfrequens-Kikroweilenkreisen, wie Bandleiter- und Koaxial -Kreisen, v€i?wencäfc&xr -3in-:! und ein® gute Wärmeableitung besitzen.
ErfindungsgemHss zeichnet sish der Transistor dadurch aus, dass ein für Eingangs- und Ausg&ngskr-eiä gemeinsamer Leiter gegenüber der die ^ Basis- und Emitterzonen enthaltenden Oberfläche angeordnet ist und in elektrischer ¥erbiadung mit einer der Zonen steht, dass ein mit der anderen Zone verbundener Leiter in Abstand zu dem gemeinsamen Leiter angeordnet ist, d&as ein weiterer Leiter· κ,it dem Kollektor verbunden In Abstand zum gemeinsamen Leiter angeordnet ist, und dass d„;r Kollektorleiter mit dem gemeinsamen Leiter ein» Ausgangs «über« tragungsleitung und der anders Leiter mit dein gemeinsamen Leiter «ine Bingangs-Ubertragyegaieitimg bilden.
Di* vorstehende Irfladung wird im folgendes anhand der Zeichnung näher erläutert.
Figur 1 1st die perspektivische Ansicht einer Transistor-Anordnung ' gerades der Erfindung;
Figur 2 gibt eine auseinandergezogene Darstellung der Anordnung nach Figur 1 wieder;
Figur 3 ist die Ansicht entlang der Linie 3-3 in Figur 1} Figur 4 ieigt einen Schnitt entlang der Linie 4-4 in Figur Ij
Figur 5 zeigt eine auf einem Sockel angebrachte Transistor-Anordnung nach dar Erfindung;
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Fl 377 - 3 - R.H.Winkler
Figur 6 stellt eine Ansicht von der Linie 6-6 in Figur 5 dar;
Figur 7 zeigt eine in einem Bandleiter montierte Transistor-Anordnung;
Figur 8 zeigt eine Anzahl Transistor-Anordnungen nach Anbringung in einer koaxialen übertragungsleitung;
Figur 9 let eine Ansicht entlang der Linie 9-9 In Figur 8; Figur 10 zeigt eine andere Ausbildung eines Anschlusselementes;
♦ I
Figur 11 zeigt schematlach eine weitere Ausflihrungsform mit dem vorfabrisierten Anschlusselement nach Figur 10;
Figur 12 veranschaulicht den Stromfluss in der Transistor-Anordnung nach Figur Hi
Figur 13 ist eine Darstellung des Stromflusses in den Transistoren nach Figur 11 und 12 in vergrössertem Maßstab;
Figur 14 stellteine andere Ausführung eines Trägers zur Verwendung in einer Transistoranordnung gemüse der Erfindung dar;
Figur 15 zeigt eine Transistoranordnung mit hintereinandergesehaltetem Emitter-Widerstand, und
Figur 16 eine Transistoranordnung, in der der vorfabrizierte ZufUhrungslelter in Druckkontakt mit dem Emitterbereich des auf dem Keramikkörper gelagerten Transistors gebracht wird.
Figur 1 und 2 zeigen eine Transistoranordnung, die aus einem auf einem Metallträger 12 gelagerten Keramikkörper 11 besteht. Der Metallträger kann einen Stehbolzen (stud) 13 zur Anbringung auf
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ISE/Reg.3439-*1 377 - 4 - R.H. Winkler 2
der Grundplatte (Sockel) einer üblichen Umhüllung oder unmittelbar auf dem zugehörigen Gerät aufweißen, wie nachstehend beschrieben wird. Der Metallträger 12 weist ausserdem einen Kanal 14 auf, der zusammen mit dem Keramikkörper einen Längstunnel bildet.
Der Keramikkörper 11 enthält metallisierte Flächen, wie die Basisleitung 16, Kollektorleitung 17 und Emitterleitung 18. Die verschiedenen metallisierten) Leitungsflächen können beispielsweise in der Weise gebildet werden, dass die gesamte Oberfläche des Plättchens mit einem Metallbelag versehen und dann Schlitze 21 eingeschnitten werden, um die einzelnen Bereiche voneinander zu isolieren. Die metallisierte Basisleitung reicht über ein Teil- W stück einer Seite, um den Rand des Keramikblockes herum und bildet eine Kontaktfläche auf der entgegengesetzten Seite des Keramikblockes 11. Die metallisierte Kollektorleitung 17 verläuft über einen Teil der ersten Seite, dann um das Ende der Vorrichtung herum und bildet eine Kontaktfläche auf der entgegengesetzten Seite des Keramikkörper mit Rillen zwischen den in Abstand angeordneten Emitterleitungen 18. Ein vorgeformtes Fertigten 2j5 wird zwischen den Metallträger 12 und den Keramikkörper 11 eingeschoben und kann mit den metallisierten Emitterleitungen 18 und dem Metallträger 12 zum Herstellen einer strom- und wärmeleitenrfenVerbindung zwischen den Teilen verlötet oder sonstwie verbunden werden.
Nach Figur 3 wird die Anordnung mit dem auf dem Keramikplättchen montierten und mit den Emitterleltungen 18 verlöteten vorgeformten Fertigteil 23 vorgefertigt. Danach wird ein Transistorelement 26 mit Emitter-, Kollektor- und Basisbereich auf die Kollektorleitung gelegt und in geeigneter Weise damit verlötet, wodurch eine ohmsche Verbindung zwischen der Kollektorleitung 17 und dem Kollektor hergestellt wird.
Leitungen oder Drähte 27 werden mit dem im Transistor gebildeten ohmschen Emitterkontakt und der Brücke 28 des vorgeformten Fertigteils 23 verbunden. Ebenso verlaufen Leitungen oder Drähte 29 zwischen dem ohmsohen Kontakt der Basis und den benachbarten Teilen der metallisierten Basisleitung 16. r
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ISS/RegJ439 -Fl 377 . - 5 - R.H.Winkler
Es ist ersichtlich, dass die vorgefertigte Anordnung geprüft werden kann, indem der Keramikblook auf einem Wärmeableiter befestigt und die Anordnung elektrisch geprüft wird. Erweist sie sich als einwandfrei, wird sie auf dem Metallträger 12 montiert und damit die in Figur 1 dargestellte Anordnung hergestellt.
Aus Figur 4 1st ersichtlich, dass eine Anordnung den im Tunnel angeordneten Translatorblock 26 enthält, wobei Dasisdrähte 29 zur metallisierten Basisleitung 16 und Emitterdrähte 27 zur vorgeformten Brücke 28 verlaufen. Die metallisierte Basisleitung 16 und die Kollektorleitung 17 sind in Abstand vom Metallträger 12 angebracht, der zur Bildung des Bezugskontaktes geerdet wird. Die nahe beieinander liegenden Drähte 27, die zwischen dem Emitter und der Brücke verlaufen, schirmen eine Seite des Tunnels gegen die andere Seite ab. Dies trifft besonders bei hohen Frequenzen zu. Der Elrigangnstrom flieset dann, wie durch den Pfeil Jl angedeutet, durch die metallisierte Basisleitung, den Baalsdraht und zurück durch den Emitter. Der Ausgangsstrom fliesst in Pfeilrichtung, d.h. durch die metallisierte Kollektorleitung und durch den gemeinsamen Emitter.
Der Metallträger mit dem Fertigteil bildet also den gemeinsamen Leiter bzw. die Grundklemme,
Eine Anordnung der oben beschriebenen Art wird an einem Sockel eines üblichen TransistorgehKuses, z.B. durch Ver.-johrauben, naoh Figur 5 und 6 befestigt. Der Sookel besitzt in Abstand voneinander die Zuleitungsstifte JJ und 38 über Glasdurchführung«!! 29 bzw. 41. Die oberen Enden der Zuleitungen 37 bzw. "*>8 können mit Streifen 42 bzw. 43 verbunden werden. Die Streifen 42 und 43 werden mit den oberen metallisierten Leitungen auf dem Keramikkörper verlötet, um ohmschen Kontakt mit diesen herzustellen. Die gesamte Anordnung kann dann durch Anbringen einer Hülle eingeschlossen und naoh bekannten Verfahren dicht verschlossen werden.
Zusammenfassend wird also ein Transistorbauelement gebildet« in
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welchem das Transistorelement einer Grundfläche gegenüberliegt und In der/8uroh den Metallträger gebildete gemeinsame Leitung zu den;; wirksamen Teiles des Transistors relativ kurz ist. Damit ist eine niedrige gemeinsame Induktivität zwischen dem Ausgangs- und Eingangskreis vorhanden. Ferner schirmt die Leitung den Eingang vom Ausgang ab. Diea ermöglicht höchste Energieübertragung bei hohen Betriebsfrequenzen,
Eine Anordnung vorstehender Art ISsat sich leicht als Verstärker in eine Bandleitung einbauen, insbesondere zeigt Figur 7 eine Bandleitung mit einer Grundfläche 44, einem keramischen Abstandshalter ¥j und den Eingangs- bzw. AusgangsIeltung-sm 46 bzw« 47· Bei einem Tranalstor-Bauelement gemMsB der vorliegenden Erfindung ist die Basialeitung 16a mit der Eingariga-Bandleitung 46, und die Kollektorleitung 17a mit der Bandleitung 47 verbunden. Die OrundflMche 44 ldt mit dem Stehbolzen verbunden. Damit befindet sieh in der Übertragungsleitung ein Verstärker in Reihenschaltung. Eingang und Ausgang werden, wie oben beschrieben, /ineinander isoliert.
Es 1st auch sine Ausbildung als koaxialer Serlönverjtärk.-ir möglich. Die Anordnung geht im einzelnen aus Figur 8 und 9 hervor. Dort ist der Aussenleiter oder die Jrundflache 56 einer koaxialen übertragungsleitung dargestellt. Am Aussenl^iter 1st ein vorstehender Rand ausgebildet, auf dessen gegenüberliegenden Seiten Isolierringe 58 und '■y) angebracht sind. Die Isolierringe tragen Kupferacheiben 61 und sowie die Innenleiter 63 uivl 64. Je ein Trans is tor-Bauelement der brtocihri )b.»rieri Art wird dann, v/ie bei 66 und 67 angegeben, mit dem damit verbundenen Metallträger direkt am Aussenleiter der koaxialen Ubertr,i£ung?j.leiUing angebracht. Die Basis der Transistoren wird an len Ring 6l gelegt, v/iihrsn-1 He Kollaktoren mit dem Ring 62 durch die Leitungen 60 bzw. 65 verbunden sind. Durch die Leitung übertragene Energie wird mittels der parallelgeeehalteten Translatoren verstärkt. Die verstärkte Ausgangsleistung wird am anderen Ende des kurzen Abschnitts der übertragungsleitung verfügbar.
Das Fertigteil (23 in Figur 2) kann auch die Form nach Figur 10
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BAD
ISE/Reg.^39-Pl 377 - 7 - R.H.Winkler
mit nach oben ragenden ösen Jl und 72 annehmen, die dazu dienen können, die EmitterstrÖme an gegenüberliegenden Enden des Anechlussleiters zu erden. Das Fertigteil nach Figur 10 eignet sich zum Einbau in einer Anordnung nach Figur 11, von der wechselweise aufeinanderfolgende Emitterleitungen zu den BrUoken 73 und 72J verlaufen können. Es ergibt sich dabei eine Anordnung der in Figur 11 gezeigten Art, bei der eine Emitterleitungsanordnung in jeder Richtung vorgesehen ist, was eine Isolierung des Eingangs- und Ausgangsstromes gemäss Figur 12 und 13 bewirkt.
Figur 12 zeigt einen Transietor mit Emitter-, Basis- und Kollektorbereich 76, 77* 78. Es ist ersichtlich, dass die Eingangsströme zur Basis (Pfeile in durchgehenden Strichen) und die Ausgangsströme ™ (Pfeile gestrichelt) in entgegengesetzten Richtungen wandern, wodurch die gegenseitige Kopplung weiter verringert wird.
In bestimmten Fällen kann der Metallträger so ausgebildet sein, dass ein Fertigteil nicht mehr erforderlich ist. Beispielsweise kann der Sockel die Form nach Figur 14 annehmen, wobei eines der Enden U-förmig ausgeschnitten wird. Die Emitterdrähte können in diesem Fall direkt zwisohen der Vorderseite 79 und dem Emitterkontakt auf dem Transistor verlötet werden.
Figur 15 zeigt eine Anordnung der in Figur 3 wiedergegebenen Art, wobei zwischen den Emitterdrähten und der vorgeformten Brücke 28 i ein Film aus Widerstandsmaterial 80 zwischengeschaltet wird, um einen Widerstand in Reihe mit Jedem der Drähte zu schaffen und die Transistoren zu stabilisieren.
Figur 16 zeigt ein Fertigteil mit einer Brücke 8l und einem nach unten ragenden federnden Band 82. Wird das Fertigteil mit dem keramischen Körper 83 verbunden, bildet das federnde Band 82 einen Kontakt mit den Kontaktflächen auf dem Transistor, wobei zur Bildung des ohmschen Strompfades keine Drahtverlötung mehr erforderlich ist. Die Basisleitungen können dann, wie bei 84 dargestellt, zur Bildung der Transistoranordnung angeschlossen werden. Der
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Fl 377 - 8 - R.H.Winkler 2
Federkontakt könnte sich auch auf dem Sockel befinden.
Die dargestellte und beschriebcme Anordnung zeigt eine Ausbildung
mit einer gemeinsamen Emitterleitung 81, 82. Die Basis- und Kollektor-Leitung befinden sich von der gemeinsamen Emdtterleitung in Abstand, ebenso von den Eingangs- und Ausgangs-Übertragungsleitungen.
Es ist leicht einzusehen, dass die Lehren der Erfindung auch auf
Ausführungen mit gemeinsamer Basisleitung anwendbar sind. I5IIr die Erfindung besteht in dieser Hinsicht keine Einschränkung.
Es wird in Jedem Falle eine verbesserte Transistoranordnung für
™ Hochfrequenz-Hochleistungsbetrieb geschaffen.
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Claims (1)

  1. ISE/Reg J^39-Pl 377 R.H.Winkler 2
    PATENTANSPRÜCHE
    1. Transistor, insbesondere Hochfrequenz-Hochleistungstransistor, mit Emitter-, Basis- und Kollektor-Zonen, bei dem die Basis- und Emitterzonen an einer Oberfläche liegen, und der auf einem TrSger montiert ist, dadurch gekennzeichnet, dass ein für Eingangs- und Ausgangskreis gemeinsamer Leiter gegenüber der die Basis- und Emitter- i zonen enthaltenden Seite angeordnet ist und in elektrischer Verbindung mit einer der Zonen steht, dass ein mit der anderen Zone verbundener Leiter in Abstand zu dem gemeinsamen Leiter angeordnet ist, dass ein weiterer Leiter mit dem Kollektor verbunden in Abstand zum gemeinsamen Leiter angeordnet ist und dass der Kollektorleiter mit dem gemeinsamen Leiter eine Ausgangs-Übertragungsleitung und der andere Leiter mit dem gemeinsamen Leiter eine Eingangs-Übertragungsleltung bilden.
    2. Transistor nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die elektrische Verbindung zwischen dem gemeinsamen Leiter und der entsprechenden Zone eine Abschirmung zwischen dem I Eingangs- und Ausgangskreis bildet.
    J. Transistor nach Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Transistorelement (26) auf einem keramischen Körper (11) angebracht ist.
    4. Transistor nach Anspruch 3# dadurch gekennzeichnet, dass der keramische Körper metallisierte Bereiche enthMlt, die die Kollektor-Leitung (17) und die Emitter- bzw. Basis-Leitungen (18, 16) bilden.
    - 10 -
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    ISE/Reg.3439-Pl 377 - 10 - R.H.Winkler 2
    5· Transietor nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der gemeinsame Leiter mit dem Emitterbereich des Transistors verbunden ist.
    6. Transistor nach Ansprüchen 1 bis 5» dadurch gekennzeichnet, dass ein HalblelterplKttchen mit einer ersten und einer »weiten Hauptfläohe und mit nach einer HauptflMohe verlaufenden Basis- und Emitterzonen auf einem Keramikkörper (11) montiert und gegenüber einem Anschluss-
    w element (28) mit Emitter- und Basiszone diesem zugekehrt Inc, dass elektrische Anschlüsse (27) zwischen dem Ansohlusselement (28)^der Emitterzone hergestellt sind, das» weitere Anschlüsse mit tier Basiszone und der Kollektorzone im Abstand zum Anschluaselement verlaufen, derart, dass die Basiszuleitung und das Ansohlusselement eine Elngangsübertragungaleltung und die Kollektorzuleitung und das Anschlüsselament eine Ausgangsübertragungsleitung bilden.
    7. Transistor nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Anschlüsse zwischen dem Annchlusselement und der
    > Emitterzone eine Abschirmung zwischen dem Emitter-Basis-Stromkreis und dem Emitter-Koliektor-Stromkreis bilden.
    8. Transistor nach Ansprüchen 1 bis 7# daduroh gekennzeichnet, dass der Keramikkörper (11) mindestens zwei voneinander isolierte, auf einer Oberfläche des Keramikkörper gebildete metallisierte Flächen (17, 18) besitzt, dass das Traneistorelement (26) mit dem Kollektor auf einer dieser Flächen (17) befestigt ist, dass ein Anschlusselement (23, 28) mit der anderen Fläche (18) elektrisch
    90988^/075!
    ISE/R6g3&39 -Pl 377 - 11 - R.H.Winkler
    verbunden und a\jf ihr befestigt ist und die elektrische Verbindung (27) zur Emitterzone herstellt, dass die Basiszone mit einem weiteren metallisierten Teil (16) des Keramikkörpers verbunden ist, und dass der Keramikkörper auf einem Metallträger (12) befestigt ist, der die Wärmeableitung bewirkt.
    9. Transistor nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass der Metallträger (12) mindestens einen Kanal aufweist, auf dessen vorstehenden Seiten der Keramik körper (11) aufliegt.
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    /Z L e e r s e
    te
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