SU656432A1 - Power high frequency (microwave frequency) transistor structure - Google Patents

Power high frequency (microwave frequency) transistor structure Download PDF

Info

Publication number
SU656432A1
SU656432A1 SU772447616A SU2447616A SU656432A1 SU 656432 A1 SU656432 A1 SU 656432A1 SU 772447616 A SU772447616 A SU 772447616A SU 2447616 A SU2447616 A SU 2447616A SU 656432 A1 SU656432 A1 SU 656432A1
Authority
SU
USSR - Soviet Union
Prior art keywords
crystal
power
transistor
resistors
transistor structure
Prior art date
Application number
SU772447616A
Other languages
Russian (ru)
Inventor
В.В. Ассесоров
С.С. Булгаков
В.С. Горохов
А.И. Кочетков
В.А. Кожевников
Original Assignee
Предприятие П/Я Р-6644
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Предприятие П/Я Р-6644 filed Critical Предприятие П/Я Р-6644
Priority to SU772447616A priority Critical patent/SU656432A1/en
Application granted granted Critical
Publication of SU656432A1 publication Critical patent/SU656432A1/en

Links

Landscapes

  • Bipolar Transistors (AREA)

Abstract

МОЩНАЯ ВЧ(СВЧ) ТРАНЗИСТОРНАЯ СТРУКТУРА, содержаща  полупроводниковый кристалл с изготовленными на нем транзисторными  чейками, снабженными пленочными балластными резисторами, отличающа - с   тем, что, с целью увеличени  коэффициента усилени  по мощности, повьшени  мощности и КПД на высоких частотах, резистор каждой  чейки выполнен клиновидной формы и располо- жей суженной частью в сторону периферии кристалла, а все резисторы структуры образуют систему с убывающим в направлении от поперечной оси симмет-- рии кристалла номиналом сопротивлени .i(Лt г IОдсдОд 4а^^POWERFUL RF (UHF) TRANSISTOR STRUCTURE, containing a semiconductor crystal with transistor cells made on it, equipped with film ballast resistors, which is designed to increase power gain, increase power and efficiency at high frequencies the tapered form and the position of the constricted part towards the periphery of the crystal, and all the resistors of the structure form a system with the nominal value decreasing in the direction from the transverse axis of the crystal symmetry laziness .i (Lt ^^ r IOdsdOd 4a

Description

л - . области Изобретение относитс  микроэлектроники и касаетс  рнст-л рукции мощных ВЧ и СВЧ полупроводниковых приборов. . Дл  получени  хороших характеристик мощных ВЧ- и особенно СБЧтранзисторов необходимо обеспечить достаточное рассе ние тепла. С этой целью используют кремниевые пластины больших площадей. Однако увеличи вающа с  вследствие этого паразитна  емкость базового перехода резко уменьшает усиление в диапазоне свы . ше УВЧ. Известен, транзистор сбалластированной  чеистой структуры (так называемый ВЕТ-транзистор), котора  позвол ет увеличить рассе ние тепла , сохранив в то же врем  чрезвычайно малую площадь перехода коллектор-база . Балластирование осуществл ют включением небольших балластных сопротивлений в цепь эмиттера. Балластные сопротивлени  изготавливают осаждением пленки резистивного материала. Известна мощна  СВЧ транзисторна  структура, содержаща  полупроводниковый кристалл с изготовлен ными на нем транзисторными  чейками , снабженными пленочными балластными резисторами. Конструктивно такие резисторы вьтолн ют в виде общей однородной нихромовой полоски. При увеличении числа  чеек в структуре и повышении степени интег рации сбалластировать транзисторную структуру с помощью резисторов такой формы не удаетс , а следователь но, не удаетс  получить необходимые выходные эксплуатационные параметры в частности коэффициент усилени  п мощности, КПД, максимальную мощность рассе ни . Дл  достижени  максимальной мощности рассеивани  следует как можно больше увеличивать номинал резисторов , а это приводит к уменьшению коэффициента усилени  по мощности и кпд. Дл  обеспечени  высокого коэффи циента усилени  по мощности и боль шого КПД номинал резиЛоров должен быть минимальным, поскольку на них происходит потер  высокочастотной мощности, подаваемой во входную цепь транзистора. Поэтому при конс 2 f2 у 1 овании мощных ВЧ/СВЧ/ генератор1ых ;&анзисторов принимают компромиссные решени , в результате чего возможности транзисторной структуры в отношении мощности рассеивани  и вьрсодных эксплуатационных параметров в полной мере не реализуютс . Вместе с тем при работе транзистора центральна  часть каждой  чейки структуры и центральна .часть всего кристалла нагреваютс  сильнее вследствие того, что теплообмен крайних участков происходит более интенсивно, и они лучше охлаждаютс . В результате на кристалле всегда существуют тепловые п тна-участки с более высокой температурой. Существование их и экспоненциальной зависимости тока эмиттера от температуры способствуют возникновению положительной обратной св зи, привод щей к тому, что наиболее нагретые участки кристалла стрем тс  вз ть на себ  большую часть протекающего тока, и неравномерность распределени  температуры еще более возрастает, что ухудшает энергетические параметры и уменьшает надежность транзистора. Целью изобретени   вл етс  повышение мощности рассеивани , коэффициента усилени  по мощности и КПД на высоких частотах. Цельдостигаетс  тем, что в транзисторной структуре резистор каждой  чейки имеет клиновидную форму, а все резисторы структуры образуют систему с убывающим в направлении от поперечной оси симметрии кристалла к периферии номиналом сопротивлени . В результате в структуре обеспечиваетс  равномерное рассеивание тепла, устранение гор чих точек и, следовательно, улучшение параметров транзистора. На фиг. 1.показана часть описываемой транзисторной структуры, вид в плане; на фиг. 2 - электрическа  схема транзисторной  чейки. Структура состоит из нескольких  чеек 1 (от двух до тридцати шести). Кажда   чейка имеет набор полосковых эмиттеров 2, алюминиева  контактна  металлизаци  3 которых соединена с нихромовыми резисторами 4 клиновидной формы. Ячейки объединены контактной эмиттерной металлизацией 3 и базовой металлизацией 5. Каждый резистор 4 имеет форму, обеспечивающую уменьшение номинала сопротивлени  в направлении к периферии кристалла (от оси 6). В данном примере резисторы выполнены в виде параллельно соединенных с помощью эмиттерной металлизации резистивных участков пр моугольной формы Кажда  последующа  область должна иметь номинал сопротивлени  больший, чем предыдуща , вс  резистивна  цепь расположена так, как если бы она была выполнена в виде одного участка клиновидной формы, т.е. чтобы номинал сопротивлени  убывал в на правлении от оси симметрии 6 кристал ла. Кроме того, резисторы образуют систему с номиналом, уменьшающимс  в направлени х от оси симметрии 7 кристалла.Конструктивно это осуществл ют уменьшение площади резистивной плен ки каждогопоследующего резистора4. При подаче статической мощности на каждую  чейку ток через отдель2 .4 ный эмиттер 2 распределен неравномерно , так как клиноввдньй резистор 4 всей  чейки эквивалентен параллельно соединенным различного номинала резисторам (R,R2 .)Наибольший ток протекает через крайний эмиттер (ближе к периферии  чейки), где наилучшие услови  отвода тепла, а через эмиттер, расположенный ближе к оси симметрии 6, где эти услови  хуже, течет наименьший ток. Распределение токов эмиттеров обеспечивает однородное распределение температуры  чейки. Поскольку резисторы 4 всей структуры выполнены в виде системы с уменьшающимс  в направлении от оси симметрии 7 кристалла номиналом сопротивлени , аналогичный эффект обеспечиваетс  дл  всей транзисторной структуры. Описанна  структура позвол ет увеличить коэффициент усилени  по мощности на 10%, КПД на 10% и мощности рассе ни  на 20% в сравнении с теми же параметрами сбалластированного транзистора.l - The field of the invention relates to microelectronics and concerns the phasing of high-power RF and microwave semiconductor devices. . To obtain good characteristics of high-power RF and especially SBS transistors, it is necessary to ensure sufficient heat dissipation. For this purpose, silicon plates of large areas are used. However, the resulting increase in the parasitic capacitance of the base transition dramatically reduces the gain in the sweep range. ne uhf. The transistor of a bonded cell structure (the so-called BET transistor) is known, which allows to increase the heat dissipation, while at the same time maintaining an extremely small collector-base junction area. Ballasting is carried out by incorporating small ballast resistances into the emitter circuit. Ballasts are made by depositing a film of resistive material. A known high power microwave transistor structure containing a semiconductor crystal with transistor cells made on it, equipped with film ballast resistors. Structurally, such resistors are filled in the form of a common homogeneous nichrome strip. With an increase in the number of cells in the structure and an increase in the degree of integration, the transistor structure cannot be bridged using resistors of this form, and consequently, it is not possible to obtain the necessary output operating parameters, in particular, power gain η power, efficiency, maximum power dissipation. In order to achieve maximum power dissipation, the resistor value should be increased as much as possible, and this leads to a decrease in power gain and efficiency. In order to provide a high gain power factor and high efficiency, the power resilient rating should be minimal, since they lose the high frequency power supplied to the input circuit of the transistor. Therefore, when cons 2 f2, 1 high power RF / microwave / oscillator; amps, make compromise decisions, as a result of which the capabilities of the transistor structure in terms of power dissipation and transient operating parameters are not fully realized. At the same time, during the operation of the transistor, the central part of each cell of the structure and the central part of the whole crystal is heated more due to the fact that the heat exchange of the end sections occurs more intensively and they are better cooled. As a result, there always exist thermal spots on the crystal with a higher temperature. Their existence and the exponential dependence of the emitter current on temperature contribute to the emergence of positive feedback, resulting in the most heated regions of the crystal tend to take on most of the flowing current, and the uneven distribution of temperature further increases, which degrades the energy parameters and reduces the reliability of the transistor. The aim of the invention is to increase the power dissipation, gain in power and efficiency at high frequencies. The goal is achieved by the fact that in the transistor structure the resistor of each cell has a wedge-shaped form, and all the resistors of the structure form a system with a nominal resistance decreasing in the direction from the transverse axis of symmetry of the crystal to the periphery. As a result, the structure ensures uniform heat dissipation, elimination of hot spots and, consequently, improvement of the transistor parameters. FIG. 1. a part of the described transistor structure is shown, a plan view; in fig. 2 is an electrical circuit of a transistor cell. The structure consists of several cells 1 (from two to thirty six). Each cell has a set of strip emitters 2, aluminum contact metallization 3 of which is connected to wedge-shaped nichrome resistors 4. The cells are connected by contact emitter metallization 3 and basic metallization 5. Each resistor 4 has a shape that provides a decrease in the nominal resistance in the direction to the periphery of the crystal (from axis 6). In this example, the resistors are made in the form of rectangular-shaped resistive sections parallel-connected with emitter metallization. Each subsequent area should have a resistance value larger than the previous one, the entire resistive circuit is positioned as if it were made in the form of one wedge-shaped section, t . so that the nominal resistance decreases in the direction from the symmetry axis of crystal 6. In addition, the resistors form a system with a nominal value decreasing in directions from the axis of symmetry 7 of the crystal. Constructively, this is done by reducing the area of the resistive film of each subsequent resistor 4. When static power is applied to each cell, the current through a separate2.44 emitter 2 is unevenly distributed, since the wedge resistor 4 of the entire cell is equivalent to resistors connected in parallel (R, R2.) The most current flows through the extreme emitter (closer to the periphery of the cell), where the best conditions are heat removal, and through the emitter, located closer to the axis of symmetry 6, where these conditions are worse, the least current flows. The distribution of emitter currents provides a uniform distribution of cell temperature. Since the resistors 4 of the entire structure are made in the form of a system with a resistance value decreasing in the direction from the axis of symmetry 7 of the crystal, a similar effect is provided for the entire transistor structure. The described structure allows to increase the gain in power by 10%, efficiency by 10% and power dissipation by 20% in comparison with the same parameters of the balanced transistor.

Claims (1)

МОЩНАЯ ВЧ(СВЧ) ТРАНЗИСТОРНАЯ СТРУКТУРА, содержащая полупроводниковый кристалл с изготовленными на нем транзисторными ячейками, снабженными пленочными балластными резисторами, отличающаяс я тем, что, с целью увеличения коэффициента усиления по мощности, повышения мощности и КПД на высоких частотах, резистор каждой ячейки выполнен клиновидной формы и расположен суженной частью в сторону периферии кристалла, а все резисторы структуры образуют систему с убывающим в направлении от поперечной оси симметрии кристалла номиналом сопротивления.POWER HF (UHF) TRANSISTOR STRUCTURE containing a semiconductor crystal with transistor cells made on it, equipped with film ballast resistors, characterized in that, in order to increase the power gain, increase power and efficiency at high frequencies, the resistor of each cell is made wedge-shaped forms and is located with a narrowed part towards the periphery of the crystal, and all the resistors of the structure form a system with a decreasing resistance in the direction decreasing from the transverse axis of symmetry of the crystal i.
SU772447616A 1977-01-27 1977-01-27 Power high frequency (microwave frequency) transistor structure SU656432A1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
SU772447616A SU656432A1 (en) 1977-01-27 1977-01-27 Power high frequency (microwave frequency) transistor structure

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
SU772447616A SU656432A1 (en) 1977-01-27 1977-01-27 Power high frequency (microwave frequency) transistor structure

Publications (1)

Publication Number Publication Date
SU656432A1 true SU656432A1 (en) 1986-01-07

Family

ID=20693647

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
SU772447616A SU656432A1 (en) 1977-01-27 1977-01-27 Power high frequency (microwave frequency) transistor structure

Country Status (1)

Country Link
SU (1) SU656432A1 (en)

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
Коровин Г.Г. Транзисторы за рубежом. Обзоры по электронной технике, сер. "Полупроводниковые приборы". М., 1970, с. 28.Диновский в.и. и др. Мощный высокочастотный кремниевый п-р-тран- зистор..- "Электронна техника", сер. 2, вып. 5 *

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US3204160A (en) Surface-potential controlled semiconductor device
US5321279A (en) Base ballasting
US6611172B1 (en) Thermally distributed darlington amplifier
SU656432A1 (en) Power high frequency (microwave frequency) transistor structure
US4266236A (en) Transistor having emitter resistors for stabilization at high power operation
US7286018B2 (en) Transistor circuit
JPH10508721A (en) Stability monitoring for high frequency power transistors
JPH0344444B2 (en)
US4642668A (en) Semiconductor device having improved thermal characteristics
US4672235A (en) Bipolar power transistor
EP0950265B1 (en) Uniform ballast resistance for a thermally balanced radio frequency power transistor
JP2590718B2 (en) Bipolar transistor
US4617528A (en) Compact combiner for use with semiconductor devices in the microwave frequency range
JPH08274547A (en) Semiconductor device
RU2216072C1 (en) Heavy-power microwave transistor
RU2054756C1 (en) High-power s h f transistor (versions)
GB2268332A (en) Power transistor with reduced gate resistance and inductance
US6529063B1 (en) Thermally stable cascode
JP2692802B2 (en) High frequency generator for heating
RU2054755C1 (en) High-power s h f transistor (versions)
JP2715961B2 (en) Multi-finger bipolar transistor
US3558969A (en) Electron discharge tube having an anode forming part of a lecher-line with a heat dissipating element
RU2216071C1 (en) Heavy-power microwave transistor structure
RU2216073C1 (en) Heavy-power microwave transistor
JPH0897230A (en) Bipolar transistor