Мощная вч (свч) транзисторная структура

ЕВСОПЮЗУСОЮЗ СОВЕТСКИХ МЮ, ЮСОЦ 4 АЛИСТИЧЕСНф 4 ЩщРЕСПУБЛИК119) (111 Н 01 1, 29/7 САНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССРПО ДЕЛАМ ИЭОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ ВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВ(56) Коровин Г.Г. Транзисторы за рубежом. Обзоры по электронной технике, сер. нПолупроводниковые приборы". М., 1970, с. 28.Диновский В.И. и др. Мощный высокочастотный кремниевый п-р-транзистор. - 11 Электронная техника", сер, 2, вып. 5 (69). ЦНИИЭлектроника, 1972, с. 19-20.(54)(57) МОЩНАЯ ВЧ(СВЧ) ТРАНЗИСТОРНАЯ СТРУКТУРА, содержащая полупроводниковый кристалл с изготовленными на нем транзисторными ячейками,снабженными пленочными балластными резисторами, о т л и ч а ю щ а я с я тем, что, с целью увеличения коэффициента усиления по мощности, повышения мощности и КПД на высоких частотах, резистор каждой ячейки выполнен клиновидной формы и расположей суженной частью в сторону периферии кристалла, а все резисторы структуры образуют систему с убывающим в направлении от поперечной оси симметрии кристалла номиналом сопротивления,Ф1Ьф.Изобретение относитсяобластимикроэлектроники и касается конст-,Ф"рукции мощных ВЧ и СВЧ полупроводниковых приборов.3Для получения хороших характеристик мощных ВЧ- и особенно СВЧтранзисторов необходимо обеспечитьдостаточное рассеяние тепла. С этойцелью используют кремниевые пластины больших площадей. Однако увеличивающаяся вследствие этого паразитная емкость базового перехода резкоуменьшает усиление в диапазоне свыше УВЧ.Известен транзистор сбалластированной ячеистой структуры (так называемый ВЕТ-транзистор), котораяпозволяет увеличить рассеяние тепла, сохранив в то же время чрезвычайно малую площадь перехода коллектор-база.Балластирование осуществляютвключением небольших балластныхсопротивлений в цепь эмиттера, Балластные сопротивления изготавливают осаждением пленки резистивногоматериала.Известна мощная СВЧ транзисторная структура, содержащая полупроводниковый кристалл с изготовленными на нем транзисторными ячейками, снабженными пленочными балластными резисторами. Конструктивно такие резисторы выполняют в виде общей однородной нихромовой полоски.При увеличении числа ячеек вструктуре и повышении степени интеграции сбалластировать транзисторнуюструктуру с помощью резисторов такой формы не удается, а следовательно, не удается получить необходимыевыходные эксплуатационные параметры,в частности коэффициент усиления помощности, КПД, максимальную мощность рассеяния,б 56432 1фОУМровании мощных ВЧ/СВЧ/ генератор,.йых ф)анзисторов принимают компро 35 40 45 50 55 вых эмиттеров 2, алюминиевая контактная металлизация 3 которых соединена с нихромовыми резисторами 4клиновидной формы. Ячейки объединеДля достижения максимальной мощности рассеивания следует как можно больше увеличивать номинал резисторов, а это приводит. к уменьшению коэффициента усиления по мощности и КПД.Для обеспечения высокого коэффициента усиления по мощности и боль шого КПД номинал резисторов должен быть минимальным, поскольку на них происходит потеря высокочастотной мощности, подаваемой во входную цепь транзистора. Поэтому при конст 5 10 15 20 25 30 миссные решения, в результате чего возможности транзисторной структуры в отношении мощности рассеивания и выходных эксплуатационных параметров в полной мере не реализуются.Вместе с тем при работе транзистора центральная часть каждой ячейки структуры и центральная часть всего кристалла нагреваются сильнее вследствие того, что теплообмен крайних участков происходит более интенсивно, и они лучше охлаждаются,В результате на кристалле всегда существуют тепловые пятна-участки с более высокой температурой. Существование их и экспоненциальной зависимости тока эмиттера от температуры способствуют возникновению положительной обратной связи, приводящей к тому, что наиболее нагретые участки кристалла стремятся взять на себя большую часть протекающего тока, и неравномерность распределения температуры еще более возрастает, что ухудшает энергетические параметры и уменьшает надежность транзистора.Целью изобретения является повышение мощности рассеивания, коэффициента усиления по мощности и КПД на высоких частотах. Цель достигается тем, что в транзисторной структуре резистор каждой ячейки имеет клиновидную форму, а все резисторы структуры образуют систему с убывающим в направлении от поперечной оси симметрии кристалла к периферии номиналом сопротивления.В результате в структуре обеспечивается равномерное рассеивание тепла, устранение горячих точек и, следовательно, улучшение параметров транзистора. На фиг. 1.показана часть описываемой транзисторной структуры, вид в плане; на фиг. 2 - электрическая схема транзисторной ячейки.Структура состоит из нескольких ячеек 1 (от двух до тридцати шести). Каждая ячейка имеет набор полоско.656432 О 20 25 фиг. Г Корректор М. Максимишинец Заказ 8555/5 Тираж 678 Подписное ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий 113035, Москва, Ж, Раушская наб., д. 4/5, филиал ППП "Патент", г. Ужгород, ул. Проектная, 4 ны контактной эмиттерной металлизацией 3 и базовой металлизацией 5,Каждый резистор 4 имеет форму, обеспечивающую уменьшение номинала сопротивления в направлении к периферии кристалла (от оси 6). В данном примере резисторы выполнены в виде параллельно соединенных с помощью эмиттерной металлизации резистивных участков прямоугольной формы.Каждая последующая область должна иметь номинал сопротивления больший, чем предыдущая, вся резистивная цепь расположена так, как если бы она была выполнена в виде одного участка клиновидной формы, т,е. чтобы номиналзсопротивления убывал в направлении от оси симметрии 6 кристал. ла.Кроме того, резисторы образуют систему с номиналом, уменьшающимся в направлениях от оси симметрии 7 кристалла. Конструктивно это осуществляют уменьшение площади резистивной пленки каждогопоследующего резистора 4.При подаче статической мощности на каждую ячейку ток через отдельРедактор С. Титова Техред М.Пароцай 4ный эмиттер 2 распределен неравномерно, так как клиновидный резистор 4 всей ячейки эквивалентен параллельно соединенным различного номинала резисторам К,-К(К,сК К К ). Наибольший ток протекает через крайний эмиттер (ближе к периферии ячейки), где наилучшие условия отвода тепла, а через эмиттер, расположенный ближе к оси симметрии 6, где эти условия хуже, течет наименьший ток. Распределение токов эмиттеров обеспечивает однородное распределение температуры ячейки. Поскольку резисторы 4 всей структуры выполнены в виде системы с уменьшающимся в направлении от оси симметрии 7 кристалла номиналом сопротивления, аналогичный эффект обеспечивается для всей транзисторной структуры. Описанная структура позволяет увеличить коэффициент усиления по мощности на 103, КПД на 107. и мощности рассеяния на 207 в сравнении с теми же параметрами сбалластированного транзистора.