ВУЗ: Не указан
Категория: Не указан
Дисциплина: Не указана
Добавлен: 10.04.2024
Просмотров: 277
Скачиваний: 6
пробоя температура в области горячего пятна может превышать
эвтектическую |
температуру |
для |
системы |
AI — Si, |
т. е. 577° С. |
В связи с этим для дальнейшего повышения |
устойчивости |
||||
транзисторов |
предпочтительнее |
вместо |
алюминия |
использовать |
|
более тугоплавкие металлы, |
например молибден [238]. Использо |
||||
вание молибдена в качестве контактного металла не исключает, конечно, появления горячих пятен, а только позволяет устранить возможное короткое замыкание, связанное с оплавлением металли
зации, |
поскольку наименьшая температура, |
которая требуется |
|
для образования сплава молибдена с кремнием, составляет |
1410° С. |
||
Как |
уже отмечалось в предыдущей главе, |
применение |
молиб |
дена во многом способствует также уменьшению вероятности корот кого замыкания перехода эмиттер — база (особенно в случае тон ких диффузионных слоев).
Дальнейшего повышения устойчивости и надежности мощных планарных транзисторов ВЧ и СВЧ диапазонов можно достичь увеличением произведения таких параметров, как удельное сопро тивление и толщина эпитаксиального слоя [187, 220, 239], причем в данном случае наблюдается повышение стойкости по отношению ко вторичному пробою как при наличии прямого смещения, так и обратного смещения на эмиттерном р-п переходе. Данное обстоя тельство имеет очень важное значение, поскольку стабилизирую щие эмиттерные резисторы выполняют свою положительную функ цию только при работе транзистора в активном режиме (т. е. при напряжениях, меньших икэ0). В режиме отсечки коллекторного тока возникновение неустойчивости и последующее развитие вторич ного пробоя связано преимущественно с лавинным процессом умно жения носителей в коллекторном р-п переходе, поэтому наличие стабилизирующих резисторов в эмиттерной цепи в данном случае не играет уже никакой роли. Экспериментальное исследование явле ния перераспределения тока и образования горячих пятен по мере повышения напряжения UK3, выполненное в работах [186, 187], действительно подтверждает, что в случае обратного Смещения на переходе эмиттер— база рост теплового сопротивления ^ т п - к про исходит с наибольшей скоростью вне зависимости от наличия ста билизирующих резисторов (рис. 10.19).
Качественно влияние повышения удельного сопротивления и толщины эпитаксиального слоя на расширение области безопасной работы мощных ВЧ планарных транзисторов можно объяснить следующим образом. Повышение удельного сопротивления, оче видно, приводит просто к увеличению уровня пробивного напряже ния коллекторного перехода. Однако предел, до которого возможно такое повышение удельного сопротивления эпитаксиального слоя, сильно ограничен, поскольку одновременно уменьшается крити ческий ток коллектора и, следовательно, падает уровень выходной мощности транзистора на высокой частоте. Более того, оказывается, что транзисторы, изготовленные на эпитаксиальных пленках с тон ким высокоомным коллекторным слоем, в одинаковой степени 296
Поскольку в реальных условиях усилительные каскады, вы полненные на мощных В Ч транзисторах, работают на несогласован ную нагрузку [239, 240], для предотвращения в них вторичного пробоя следует принять необходимые меры. Причинами рассогла сования являются разного рода температурные и механические воз действия, нарушающие идеальные условия согласования ( К С В Н = 1), а также возможные случайные факторы (например, обрыв антенны). При этом часть В Ч мощности (или вся при К С В Н = со) отражается от нагрузки и рассеивается в транзисторе. Поэтому очевидно, что достижение высоких значений мощности и частоты может оказаться ненужным, если не будет обеспечена безопасность работы транзисто ра при большой степени рассогласования.
Можно кратко сформулировать те основные меры, которые нужно использовать при разработке конструкции и технологии изготовления мощных В Ч транзисторов с повышенной устойчиво стью по отношению ко вторичному пробою при значительной степени рассогласования с нагрузкой:
—введение стабилизирующих эмиттерных резисторов для обеспечения равномерного токораспределения при работе транзисто ра в активном режиме;
—использование достаточно толстого эпитаксиального слоя
коллектора для повышения устойчивости при работе транзистора
врежиме отсечки коллекторного тока;
—снижение теплового сопротивления переход — корпус как фактора, определяющего термическую устойчивость прибора. С этой точки зрения выгодно использовать многоструктурный вариант топологии транзисторной структуры, а также уменьшать толщину кристалла до минимально возможного значения. Перспективной представляется также разработка методов двухстороннего отвода выделяющегося тепла, т. е. как со стороны коллектора, так и со стороны эмиттера;
—использование по возможности одного кристалла с тран зисторной структурой, поскольку при монтаже двух или большего количества кристаллов в одном корпусе ухудшается тепловая связь между ними;
—применение технологических методов, вносящих минималь ное количество дефектов в транзисторную структуру (механических, диффузионных и т. д.), поскольку каждый такой дефект может явить ся потенциальной причиной локализации тока и развития горячего пятна.
Подводя итог, можно сказать, что проблема термической устой
чивости и защиты от вторичного пробоя при высоких |
значениях |
К С В Н для мощных планарных транзисторов В Ч и С В Ч |
диапазонов |
в действительности оказывается наиболее важной. От успешного
решения ее |
во многом зависит качество и надежность настоящих |
и будущих |
приборов этого класса. |