eng
Выпуск #2/2000
Н. Чарыков.
Биполярные кремниевые мощные СВЧ-транзисторы фирмы Эрикссон
Биполярные кремниевые мощные СВЧ-транзисторы фирмы Эрикссон
Просмотры: 3537
К ведущим производителям современных мощных кремниевых СВЧ-транзисторов относятся такие всемирно известные фирмы, как Эрикссон, Mitsubishi Electric, Motorola, Philips. Среди них особое место занимает фирма Эрикссон – известный лидер в области средств связи и связного оборудования, которому принадлежит ряд ключевых стандартов в области систем связи. Фирма выпускает широкую номенклатуру систем и устройств связи – радиорелейной, телевизионной и мобильной. Кроме того, в отличие от многих фирм подобного профиля, Эрикссон производит и продает собственные мощные кремниевые СВЧ-транзисторы (биполярные и полевые) и устройства на их основе. Номенклатура мощных СВЧ-транзисторов фирмы насчитывает около ста наименований, примерно четверть из которых – МОП-транзисторы. В данной статье мы рассмотрим только мощные биполярные СВЧ- транзисторы фирмы Эрикссон.
Среди многообразных направлений полупроводниковой электроники важное место занимает разработка и производство транзисторов, предназначенных для работы в диапазоне частот от сотен мегагерц до нескольких гигагерц при высоких уровнях мощности от единиц до сотен ватт*.
Область применения мощных СВЧ-транзисторов весьма широка – предоконечные и выходные каскады передающих устройств систем ТВ-вещания дециметрового диапазона, разнообразные средства связи, радиолокационная техника военного и гражданского назначения, ряд других систем и устройств.
В последние десять лет Россия переживает невиданный подъем в области развития средств личной (индивидуальной) гражданской связи: сотовой, транкинговой, пейджинговой и спутниковой. Появилось множество малых и средних частных фирм, производящих передающую аппаратуру. Нельзя исключать и армию радиолюбителей, насчитывающую, по грубым оценкам, не менее пятидесяти тысяч энтузиастов, добрая половина которых работает на аппаратах собственной конструкции и изготовления.
Мощные СВЧ-транзисторы разрабатываются и выпускаются большим числом зарубежных и отечественных фирм. Начало работ по их созданию относится к середине 60-х годов и связано с успехами планарной технологии. Появление в 1965 году в США первого серийного биполярного транзистора 2N3375 фирмы RCA с выходной мощностью 3 Вт на частоте 400 МГц послужило стимулом для быстрого развития работ в этом направлении. В последующие годы были разработаны и освоены в производстве различные более перспективные типы мощных СВЧ-транзисторов:
• приборы, предназначенные для работы в условиях значительного рассогласования нагрузки, широкополосные, в том числе балансные, с элементами внутреннего согласования по входу и выходу;
• импульсные, особенность применения которых – достижение более высокого уровня выходной мощности при больших значениях коллекторного напряжения;
• линейные для работы в режиме класса А с приемлемыми значениями коэффициента интермодуляционных искажений [2].
Сейчас наряду с мощными биполярными СВЧ-кремниевыми транзисторами начали широко применяться и успешно конкурирующие с ними мощные кремниевые полевые транзисторы с изолированным затвором (МДП-приборы). Наряду с дискретными мощными кремниевыми СВЧ-транзисторами ряд фирм производит и мощные СВЧ-усилительные модули. Например, на отечественном рынке недавно появились высокочастотные монолитные кремниевые усилительные модули фирмы Mitsubishi Electric [3].
Выпускаемые фирмой Эрикссон мощные кремниевые биполярные транзисторы в первую очередь классифицируются по диапазону рабочих частот: 400-500; 470-860; 850-960 МГц, 1,0-1,85; 1,8-2,0; 2,1-2,2 ГГц [4]. Далее внутри каждого класса транзисторы подразделяются по схеме включения (с общей базой или общим эмиттером), по режиму работы (класс А, АВ), области применения (для систем цифрового, спутникового телевидения, систем сотовой и пейджинговой связи и т.п.). О величинах выходной мощности и коэффициента усиления можно судить по приводимым в таблице данным.
Сравнивая биполярные кремниевые мощные СВЧ-транзисторы фирм Эрикссон, Motorola и Philips, можно отметить, что изделия этих фирм перекрываются по основным показателям, приведенным в таблице (сведения не претендуют на абсолютную полноту, так как получены по Интернету с сайтов соответствующих фирм). В номенклатуре фирмы Motorola преобладают МОП-транзисторы, а в продукции фирмы Philips широко представлена гамма низковольтных транзисторов, предназначенных для портативного оборудования на напряжения питания 4,8; 6,0; 7,5; 9,6; 12,5; 16 и 18 В. Биполярные кремниевые мощные СВЧ-транзисторы фирмы Эрикссон наиболее “плотно” перекрывают диапазон частот, мощностей и применений в области частот 380-2200 ГГц.
Из результатов опросов отечественных разработчиков аппаратуры, применяющих при разработке связной и телевизионной аппаратуры транзисторы фирмы Эрикссон, следует, что эти приборы имеют удивительно малый разброс параметров, как для балансных транзисторов, так и в партии от транзистора к транзистору. Кроме того, они отличаются малыми утечками по обратному току (по сравнению с отечественными транзисторами) и высокой надежностью работы. Это позволяет упростить входной контроль транзисторов и существенно сокращает работы по наладке аппаратуры. Таким образом обеспечивается высокий уровень аппаратуры, построенной на основе транзисторов фирмы Эрикссон.
Необходимо также особо отметить теплое отношение сотрудников отдела маркетинга московского представительства штаб-квартиры фирмы Эрикссон к будущим клиентам, которым предоставляется обширная техническая информация, причем они могут получить несколько бесплатных образцов транзисторов для предварительных экспериментов. В каталоге фирмы Эрикссон, так же как и для отечественных приборов, указаны основные электрические параметры и характеристики выпускаемых транзисторов, а также их предельно допустимые параметры. Весьма полезную информацию дают приводимые по ряду транзисторов диаграммы Смита по входному и выходному сопротивлению. Для большинства мощных транзисторов в каталоге фирмы указаны также топология и внешний вид тест-платы, предназначенной для измерения основных параметров. Подобная информация крайне полезна, значительно облегчает разработку аппаратуры и позволяет полностью или частично использовать фрагменты топологических решений узлов. Кроме того, в каталоге приводятся блок-схемы трех- и четырехкаскадных широкополосных усилителей для обеспечения в нагрузке полезной мощности 45, 70, 100 и 120 Вт с указаниями по применяемым транзисторам.
Литература
1. Электроника. Энциклопедический словарь/Гл. ред. В.Г. Колесников. - М.:Сов.энциклопедия, 1991.
2. Никишин В., Петров Б., Сыноров В. и др. Проектирование и технология производства мощных СВЧ-транзисторов. - М.:Радио и связь, 1989.
3. Электронные компоненты. Платан. Прайс-лист январь-февраль 2000.
4. RF Power Transistors. Эрикссон, Data Book, 1999.
Область применения мощных СВЧ-транзисторов весьма широка – предоконечные и выходные каскады передающих устройств систем ТВ-вещания дециметрового диапазона, разнообразные средства связи, радиолокационная техника военного и гражданского назначения, ряд других систем и устройств.
В последние десять лет Россия переживает невиданный подъем в области развития средств личной (индивидуальной) гражданской связи: сотовой, транкинговой, пейджинговой и спутниковой. Появилось множество малых и средних частных фирм, производящих передающую аппаратуру. Нельзя исключать и армию радиолюбителей, насчитывающую, по грубым оценкам, не менее пятидесяти тысяч энтузиастов, добрая половина которых работает на аппаратах собственной конструкции и изготовления.
Мощные СВЧ-транзисторы разрабатываются и выпускаются большим числом зарубежных и отечественных фирм. Начало работ по их созданию относится к середине 60-х годов и связано с успехами планарной технологии. Появление в 1965 году в США первого серийного биполярного транзистора 2N3375 фирмы RCA с выходной мощностью 3 Вт на частоте 400 МГц послужило стимулом для быстрого развития работ в этом направлении. В последующие годы были разработаны и освоены в производстве различные более перспективные типы мощных СВЧ-транзисторов:
• приборы, предназначенные для работы в условиях значительного рассогласования нагрузки, широкополосные, в том числе балансные, с элементами внутреннего согласования по входу и выходу;
• импульсные, особенность применения которых – достижение более высокого уровня выходной мощности при больших значениях коллекторного напряжения;
• линейные для работы в режиме класса А с приемлемыми значениями коэффициента интермодуляционных искажений [2].
Сейчас наряду с мощными биполярными СВЧ-кремниевыми транзисторами начали широко применяться и успешно конкурирующие с ними мощные кремниевые полевые транзисторы с изолированным затвором (МДП-приборы). Наряду с дискретными мощными кремниевыми СВЧ-транзисторами ряд фирм производит и мощные СВЧ-усилительные модули. Например, на отечественном рынке недавно появились высокочастотные монолитные кремниевые усилительные модули фирмы Mitsubishi Electric [3].
Выпускаемые фирмой Эрикссон мощные кремниевые биполярные транзисторы в первую очередь классифицируются по диапазону рабочих частот: 400-500; 470-860; 850-960 МГц, 1,0-1,85; 1,8-2,0; 2,1-2,2 ГГц [4]. Далее внутри каждого класса транзисторы подразделяются по схеме включения (с общей базой или общим эмиттером), по режиму работы (класс А, АВ), области применения (для систем цифрового, спутникового телевидения, систем сотовой и пейджинговой связи и т.п.). О величинах выходной мощности и коэффициента усиления можно судить по приводимым в таблице данным.
Сравнивая биполярные кремниевые мощные СВЧ-транзисторы фирм Эрикссон, Motorola и Philips, можно отметить, что изделия этих фирм перекрываются по основным показателям, приведенным в таблице (сведения не претендуют на абсолютную полноту, так как получены по Интернету с сайтов соответствующих фирм). В номенклатуре фирмы Motorola преобладают МОП-транзисторы, а в продукции фирмы Philips широко представлена гамма низковольтных транзисторов, предназначенных для портативного оборудования на напряжения питания 4,8; 6,0; 7,5; 9,6; 12,5; 16 и 18 В. Биполярные кремниевые мощные СВЧ-транзисторы фирмы Эрикссон наиболее “плотно” перекрывают диапазон частот, мощностей и применений в области частот 380-2200 ГГц.
Из результатов опросов отечественных разработчиков аппаратуры, применяющих при разработке связной и телевизионной аппаратуры транзисторы фирмы Эрикссон, следует, что эти приборы имеют удивительно малый разброс параметров, как для балансных транзисторов, так и в партии от транзистора к транзистору. Кроме того, они отличаются малыми утечками по обратному току (по сравнению с отечественными транзисторами) и высокой надежностью работы. Это позволяет упростить входной контроль транзисторов и существенно сокращает работы по наладке аппаратуры. Таким образом обеспечивается высокий уровень аппаратуры, построенной на основе транзисторов фирмы Эрикссон.
Необходимо также особо отметить теплое отношение сотрудников отдела маркетинга московского представительства штаб-квартиры фирмы Эрикссон к будущим клиентам, которым предоставляется обширная техническая информация, причем они могут получить несколько бесплатных образцов транзисторов для предварительных экспериментов. В каталоге фирмы Эрикссон, так же как и для отечественных приборов, указаны основные электрические параметры и характеристики выпускаемых транзисторов, а также их предельно допустимые параметры. Весьма полезную информацию дают приводимые по ряду транзисторов диаграммы Смита по входному и выходному сопротивлению. Для большинства мощных транзисторов в каталоге фирмы указаны также топология и внешний вид тест-платы, предназначенной для измерения основных параметров. Подобная информация крайне полезна, значительно облегчает разработку аппаратуры и позволяет полностью или частично использовать фрагменты топологических решений узлов. Кроме того, в каталоге приводятся блок-схемы трех- и четырехкаскадных широкополосных усилителей для обеспечения в нагрузке полезной мощности 45, 70, 100 и 120 Вт с указаниями по применяемым транзисторам.
Литература
1. Электроника. Энциклопедический словарь/Гл. ред. В.Г. Колесников. - М.:Сов.энциклопедия, 1991.
2. Никишин В., Петров Б., Сыноров В. и др. Проектирование и технология производства мощных СВЧ-транзисторов. - М.:Радио и связь, 1989.
3. Электронные компоненты. Платан. Прайс-лист январь-февраль 2000.
4. RF Power Transistors. Эрикссон, Data Book, 1999.
Отзывы читателей
