Мощная вч (свч) транзисторная структура

 

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, повьшения 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 симмет-- рии кристалла номиналом сопротивления.i(Лt г IОдсдОд 4а^^

с

° ЕВООМ(ЮдУ ссюз ссвктсних ссц4Алистичеснф 4$4yyy

РЕСПУБЛИК „„4 32 (5И 4 Н 01 L 29/70

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

М ABTOPGHOMY СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (21) 2447616/18-25 (22) 27.01. 77 (46) 07.01.86. Бюл. к 1 (72) В.В. Ассесоров, С.С. Булгаков, В.С. Горохов, А.И. Кочетков и В.А. Кожевников (53) 621.382(088.8) (56) Коровин Г.Г. Транзисторы за рубежом. Обзоры по электронной технике, сер. нПолупроводниковые приборы". М., 1970, с. 28. °

Диновский В.И. и др. Мощный вы, сокочастотный кремниевый п-р-транзистор. — 11Электронная 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. (О

1 ь ф :

Изобретение относится щ, области микроэлектроники и касается конст-,. рукции мощных ВЧ и СВЧ полупроводниковых приборов.

Э

Для получения хороших характеристик мощных ВЧ-.и особенно СВЧтранзисторов необходимо обеспечить достаточное рассеяние тепла. С этой целью используют кремниевые пластины больших площадей. Однако увеличивающаяся вследствие этого паразитная емкость базового перехода резко уменьшает усиление в диапазоне свы° ше УВЧ.

Известен транзистор сбалластированной ячеистой структуры (так называемый ВЕТ-транзистор), которая позволяет увеличить рассеяние тепла, сохранив в то же время черезвычайно малую площадь перехода коллектор-база.

Балластирование осуществляют включением небольших балластных сопротивлений в цепь эмиттера, Балластные сопротивления изготавливают осаждением пленки резистивного материала.

Известна мощная СВЧ транзисторная структура, содержащая полупроводниковый кристалл с изготовленными на нем транзисторными ячейка ми, снабженными пленочными балластными резисторами. Конструктивно такие резисторы выполняют в виде общей однородной нихромовой полоски.

При увеличении числа ячеек в структуре и повышении степени интег рации сбалластировать транзисторную структуру.с помощью резисторов такой формы не удается, а следовательно, не удается получить необходимые выходные эксплуатационные параметры, в частности коэффициент усиления по мощности, КПД, максимальную мощность рассеяния. б564Д2 2 13уМровании мощных ВЧ/СВЧ/ генератор,"@Ных ф>анзисторов принимают компро35

50

55 вых эмиттеров 2, алюминиевая контактная металлизация 3 которых соединена с нихромовыми резисторами 4 клиновидной 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 конст5

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!

15

25

Фиг.2

Корректор М. Максимишинец

Заказ 8555/5 Тираж 678 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий l13035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

, филиал IIIIII "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 номинал сопротивления убывал в направлении от оси симметрии 6 кристалла.

Кроме того, резисторы образуют систему с номиналом, уменьшающимся в направлениях от оси симметрии 7 кристалла. Конструктивно это осуществляют уменьшение площади резистивной пленки каждогопоследующего резистора4.

При подаче статической мощности на каждую ячейку ток через отдельРедактор С. Титова Техред М.Пароцай

4 ный эмиттер 2 распределен неравномерно, так как клиновидный резистор 4 всей ячейки эквивалентен параллельно соединенным различного номиR< R<(R1 Н2

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 IOX, КПД на 10Х. и мощности рассеяния на 207 в сравнении с теми же параметрами сбалластированного транзистора.