Мощный транзистор с гребенчатой структурой

Союз Советски кСоциалистическихРеспублик ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ п 1978235(51)М. Кл. Н 01 1 23/02 3 Ъвуаарстюей каиитат СССР ав двлаи изобретений и открьпиЯ(71) Заявитель Ульяновский политехнический институт(54) МОЩНЫЙ ТРАНЗИСТОР С ГРЕБЕНЧАТОЙ СТРУКТУРОЙ 1Изобретение относится к полупроводниковой технике, в частности к конструкциям мощных полупроводниковых приборов. Наиболее близкой по технической сущное:5ти к предлагаемой является конструкциямощных диффузионных транзисторов с гре-.бенчатой структурой, содержащих основаниеи крышку корпуса, электрические выводы,компенсирующую накладку, представляющуюсобой плоскопараллельную пластинку (дискили параллелепипед) обычно из вольфрамаили молибдена, на которой, располагаетсякристалл полупроводника с, транзисторнойструктурой 111.15 Недостатком транзисторов подобной кон.струкции является неоднородное распределение эмиттерного (а значит, и коллекторного) тока вдоль змиттерных дорожек метал лизации изза падения напряжения на сопротивлении металлиэацни. Причем с ростом тока эта неоднородность резко увеличивает.- ся.,Это в свою очередь приводит к неодно 2родному распределению мощности н температуры в структуре транзистора, Тепловая обратная связь приводит к еще большему увеличению неоднородного распределения, а при определенных условиях и к выходу при- бора из строя в результате теплового пробоя. При этом проплавление базового слоя в по. давляющем большинстве случаев наблюдается у основания эмитгерных зубцов. Цель изобретения - повышение устойчнвости транзистора к тепловому пробою,Поставленная цель достигается тем, что вмощном транзисторе с гребенчатой структурой, содержащем основание корпуса, крышку, полупроводниковый кристалл с транзисторной структурой и, компенсирующую прокладку, расположенную между основанием и полупроводниковым кристаллом, и систему выводов, компенсирующая прокладка выполнена переменной толщины, увеличнвающекся по линейному закону от основания эмнттерных дорожек к их концу, причем угол наклона5 978235 6Представим температуру р-п-перехода Т(х) в Синус угла наклона з)п а (фиг, 1) верхнейследующем виде:плоскости накладки находится по формуле В 1 пЫ= - "- 0 58 ЛН, (03 дс( ) сРЭоцТ(о) Ь - (Ег -с )ЭбО)Р Тх = Т(о)+ ДТх) Ч,0(х)ьТ(Х)=Т(о) ,Ч эьо Формула изобретенияГ Мощный транзистор с гребенчатой структурои; содержащий основание корпуса, крышку, полупроводниковый кристалл с транзисторной структурой и компенсирующую прокладку, расположенную между основанием и полупроводниковым кристаллом, и систему выводов, отличающийся тем, что, с целью повышения устойчивости транзистора к тепловому пробою, прокладка выполнена переменной толщины, увеличивающейся по линейному закону от основания эмиттерных дорожек к их концу, причем угол наклона верхней плоскости прокладки к основанию определяется из соотношения,Х Хлогично, поэтому функцию Их) =-- , ап. я,йЭ с Т(о )81 и о =0,58л л ,л где 3 о - предельно допустимый или номинальный ток для данного .типатранзисторов; ным отклонением Х"Г хпрямой Х = 1+Б ) где Т(о) - температура в точках х = 0;ДТ(х) - величина превышения температуры перехода в точках с координатой х над температурой Т (о ) .Условие 3(х):сопв 1 означает, что уве личение падения напряжения на сопротивлении металлизации с ростом х компенсируется возрастанием температуры полностью, так что выражение под знаком ехр в формуле (1) не зависит от х, т.е. 15 20где С - некоторая константа,откуда после некоторых преобразований следу.ет, что Зв (,х) = сопят при Увеличение температуры вдоль дорожки проще всего создать путем увеличения удельного теплового сопротивления р-пперехода по 30 мере удаления от начала дорожки, что достигается увеличением толщины компенсирующей накладки, т.е. л Л х,лтСл )л 1 у (л ) ллх эдил):,, С а ) ллН где Ьу (х) - приращение теплового сопро.тивления за счет увеличения толщины компенсирующей накладки ддн(х) А - теплон проводность материала накладки; 0 ) - коллекторное напряжение; Р - мощность, рассеиваемая транзистором.Иэ (7), (8) и (5) нетрудно получить следующее выражение для дд(х) .45 Таким образом, точное решение задачидает нелинейный закон изменения толщины 30накладки, при котором Зэ(х)= сопят,но реализовать такой закон сложно и нетехно При расчете величины яп а необходимобрать Зо = 1 тах и Р = Рп 1 ахл где ЗпахлРща, - предельно допустимые ток и мощность для данного типа транзисторов, поскольку именно этот режим является наиболееопасным с точки зрения влияния сопротивления металлизации на распределение тока(можно брать номинальные значения этих величин 3 о = 073 п 1 ах - 7:Ртах но результат от этого не изменится), В этом ре.жиме (пах Рп 1 ах) величина Т (о) близкак предельно допустимой; Те = 400 К -для германиевых приборов; Т 8= 450 К -для кремниевых приборов,Например, для транзисторов типа КТ 803 АЕц - с)080-0,5 эВ; В = 0,16 Ом; З,п ==10 А; Рп 1 а, = 60 Вт; а = 0015 см иформула (10) дает з)п аФ 0,2 ХН, где ЛН вВт/см град,Для накладки из молибдена з)п афо 0,29;,из никеля зи аль); 0,12; из вольфрамая)п ащо = 0,4.Технико. экономические преимущества предлагаемой конструкции состоят в том, что транзисторы подобной конструкции имеют болееравномерное распределение тока, мощностии температуры по структуре и, как следствие,более устойчивы к тепловому пробою,т.е. более надежны, чем транзисторы известной конструкции.978235 2 и Х Р - предельно допустимая или номинальная мощность для данного типа транзисторов;Т о ) - предельно допустимая температура для германиевых или кремниевых приборов;0 - падение напряжения на эмиттерном Щ)р.п переходе транзистора;ц - заряд электрона;- ширина запрещенной эоны полупроводника; а - ширина эмиттерной дорожки; й - полное сопротивление змиттернойдорожки;Аи - теплопроводиость материала прокладки,сИсточники информации,принятые во внимание при экспертизе то 1. Мазель Е. 3. Мощные транзисторы, М "Энергия", с, 104 - 105 (прототип). Ю978235 дб гг б д 8 Оув 9 Составитель Е. ГавриловаТехред Ж.Кастелевич Корректор А ф П. Макарев Тираж 761 Подписи ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий 113035, Москва, Ж - 35, Раушская наб д. 4/569 Зак Филиал ППП "Патент", г, Ужгород, ул. Проектная, 4