Реферат: Расчёт и проектирование маломощных биполярных транзисторов

/>/>/>СаратовскийГосударственный Технический

Университет

Кафедра «Электронные приборы и устройства»

Курсовая работа

На тему:

«Расчёт и проектирование маломощных биполярныхтранзисторов»

Выполнил: ст. Козачук В. М.

Проверил: доц. Торопчин В. И.

САРАТОВ 1999г.

Оглавление.

Оглавление… 1

1.        Введение… 2

2.        Цель задания… 2

3.        ОБЩАЯ ЧАСТЬ… 2

3.1         Техническоезадание… 2

3.2         Параметры,выбранные самостоятельно… 2

3.3         Переченьиспользуемых обозначений… 3

4.        Выбор технологии изготовления транзистора… 5

4.1         Сплавно-диффузионныетранзисторы… 5

4.2         Структурасплавно-диффузионного p-n-p… 7

5.        ОСНОВНАЯ ЧАСТЬ… 8

5.1         Расчёт толщиныбазы и концентраций примесей… 8

5.2         Расчеткоэффициента передачи тока… 11

5.3         Расчет емкостейи размеров переходов… 11

5.4         Расчетсопротивлений ЭС и граничных частот… 12

5.5         Расчет обратныхтоков коллектора… 14

5.6         Расчетпараметров предельного режима и определение толщины элементов кристаллическойструктуры… 15

5.7         Расчётэксплутационных параметров… 15

6.  Выбор корпусатранзистора… 16

7.  Обсуждениерезультатов… 18

8. Выводы:… 18

9.        Список используемой литературы… 20

 />1.  Введение

 

Используемыефизические свойства полупроводника известны и используются с конца 19 века. Приизобретении радио А.С. Поповым был применен порошковый когерер, в которомиспользовались нелинейные свойства зернистых структур. В 1923-1924 гг. ЛосевО.В. обнаружил наличие отрицательного дифференциального сопротивления и явлениелюминесценции в точечных контактных сопротивлениях карбида кремния. В 1940 годубыл изготовлен первый точечный диод. В 1948 году американский физик Дж. Бардии,а также И.Браштейн разработали и изготовили точечно-контактный транзистор, в1952 г. впервые были созданы промышленные образцы плоскостных транзисторов. В1956 г. началось производство транзисторов с базой, полученной методомдиффузии. В начале 60-х годов была применена планарная технология изготовлениятранзисторов. В настоящее время рабочие частоты   транзисторов достигают 50ГГц. По уровню рассеиваемой мощности транзисторы делятся на маломощные, среднейи большой мощности.

/>/>/>/>/>/>2.  Цель задания

 

Задачейвыполнения курсового проекта является разработка маломощного биполярноготранзистора в диапазоне, средних и высоких частот.

Целью работынад проектом является приобретение навыков решения инженерных задач созданиядискретных полупроводниковых приборов, углубление знаний процессов и конструктивнотехнологических особенностей биполярных маломощных транзисторов.

 

/>/>3.  ОБЩАЯ ЧАСТЬ/>/>3.1  Техническое задание.

Техническое задание содержит требования к параметрам иусловиям эксплуатации практикуемого прибора. В данном случае наиболеесущественны следующие параметры:

1.  Номинальный токколлектора                              Iк ном=9мА.

2.  Номинальное напряжениеколлектора                Uк ном=13В

3.  Верхняя граничнаячастота                                  fa=90МГц

4.  Максимальнаярассеивающая мощность            Рк мах=60мВт

5.  Максимальноенапряжение коллектора              Uк мах=18В

6.  Максимальный токколлектора                            Iк мах=12мА

7.  Максимальная рабочаятемпература транзистора Тк мах=74°С

8.  Коэффициент передачитока в схеме с ОЭ          β=65

/>/>3.2  Параметры, выбранные самостоятельно.

1.  Время жизниННЗ          τср=5мкс

2.  Материалкристалла       Ge

3.  Типструктуры                p-n-p

4.  Ёмкость коллекторногоперехода Ск=2пФ

5.  Коофициент запаса почастоте F Х1=1,3

6.  Перепад Nб  Х2= 500

7.  Отношение концентрацийNОЭ/ Nб=3

8.  Толщина диффузионногослоя hдс=   мкм

9.  Скорость поверхностнойрекомбинации Sрек=      слус

/>/>/>/>/>/>3.3   Переченьиспользуемых обозначений

Ak — площадь коллектора;

Аэ- площадь эмитера;

a- градиент концентрации примесей;

/> - отношение подвижностейэлектронов и дырок;

Сз.кзарядная (барьерная) емкость коллекторного перехода;

Сд.э — диффузионная емкость эмитерного перехода;

Сз.э — зарядная (барьерная) емкость эмитерного перехода;

Дп,Др — коэффициенты диффузии электронов и дырок;

Днб,Доб — коэффициенты диффузии не основных и основных носителей в базе;

Днэ,Доэ — коэффициенты диффузии не основных и основных носителей вэмиттере;

Е— напряженность электрического поля;

De — ширина запрещенной зоны;

¦ — частота;

¦a — граничная частота коэффициента передачи тока в схеме с общей базой;

¦Т »¦b — граничная частота коэффициента передачи тока в схеме с общим эмитером;

¦max — максимальная частотагенерации;

hkp — толщина кристалла;

hэ,hk — глубина вплавления в кристалл эмитера и коллектора;

Ln,Lp — средние диффузионные длины электронов и дырок;

Lнб,Lнэ средние диффузионные длины не основных носителей в базе и эмитере;

Nб, Nk, Nэ —концентрации примесей в базе, коллекторе и эмитере сплавного транзистора;

Nб(х) — концентрация примеси, формирующей проводимостьбазы дрейфового транзистора;

Nэ(x) — концентрация примеси, формирующей проводимостьэмиттера дрейфового транзистора;

ni — равновесная концентрация электронов в собственном полупроводнике;

nn,np — равновесные концентрации электронов в полупроводниках n — типа и p — типа;

Р — мощность,рассеиваемая в коллекторе;

Pkmax — предельно допустимая мощность, рассеиваемая в коллекторе;

Рэ — периметр эмитера;

Рn,Рp — равновесные концентрации дырок в полупроводниках n -типа и p — типа;

Rб,Rэ, Rк — радиусы электродов базы, коллектора, эмитера;

Rm,- тепловое сопротивление;

rб — эквивалентное сопротивление базы;

rб’,rб’’ — омическое и диффузное сопротивление базы;

rэ — сопротивление эмитера без учета эффекта Эрле;

rэ’ — сопротивление эмитера с учетом эффекта Эрле;

S— скорость поверхностной рекомбинации;

Т— абсолютная температура;

Тк— температура корпуса транзистора;

Тmax — максимально допустимая температура коллекторного перехода;

W- геометрическая толщина базы;

Wg— действующая толщина базы;

Uэб — напряжение эмитер-база;

Uкб — напряжение коллектор-база;

Ukpn — контактная разность потенциалов;

Uпроб — напряжение пробоя;

Uпрок — напряжение прокола транзистора;

Uк — напряжение коллекторного перехода;

Ukmax — максимально допустимое напряжение на коллекторе;

Iэ— ток эмитера;

Iб— ток базы;

Iко— обратный ток коллектора при разомкнутом эмиттере;

Ikmax — максимально допустимый ток коллектора;

Iген — ток термогенерации в области объемного заряда;

Iрек— ток рекомбинации;

a — коэффициент передачи тока в схеме с общейбазой;

aо — низкочастотное значение a;

a* — коэффициентусиления тока коллекторного перехода за счет не основных носителей заряда;

b — коэффициент передачи тока в схеме с общимэмитером;

g — коэффициент инжекции эмитера;

бк— толщина коллекторного перехода;

e — относительная диэлектирическаяпроницаемость;

cо – коэффициент переноса неосновных носителей заряда через область базы;

mэ, mб– подвижности электронов и дырок;

mнб, mоб – подвижности не основных и основных носителейзаряда в базе;

mнэ, mоэ – подвижности не основных и основных носителейзаряда в эмитере;

w — круговая частота;

r — удельное сопротивление полупроводника;

ri — удельное сопротивлениесобственного полупроводника;

rэ, rб,rк — удельные сопротивленияэмитера, базы, коллектора;

tn,p – среднее времяжизни электронов и дырок

ttnp – время пролета не основныхносителей заряда через базу;

tn – среднее время жизни носителейзаряда, обусловленное поверхностной рекомбинацией;

s — удельная теплопроводность;

/>/>4.  Выбор технологии изготовления транзистора

Основнымэлементом конструкции транзистора является кристалл, или транзисторнаяструктура кристалла, которая представляет собой полупроводниковую пластину сосформированными на ней эмиттерным (ЭП) и коллекторным (КП) переходами. Другимиэлементами конструкции являются корпус, кристаллодержатель, выводы.

Взависимости от технических требований предъявляемых к параметрам транзистора,применяются различные методы формирования транзисторной структуры. Низкочастотныетранзисторы изготавливаются по сплавной технологии, высокочастотные – собязательным использованием процесса диффузии примесей. Основными разновидностямитехнологии изготовления высокочастотных транзисторов являются: диффузионная,планарная. Чисто диффузионная технология используется для изготовлениятранзисторов с fα не превышающими 50-100 МГц, сплавно- и мезо- диффузионная – для диапазонов 50-100 МГц,соответственно, планарная–для fα=0,5-5ГГц.

Так какграничная частота fα составляет 250МГц, то для изготовления выберем сплавно-диффузионную технологию.

/>/>4.1  Сплавно-диффузионные транзисторы.

Придиффузионной технологии неоднородность эмиттерной поверхности приводит кнеоднородности толщины базовой области, что ухудшает возможные частотныесвойства транзистора. В сплавно-диффузионной технологии диффузией формируетсялишь базовая область а КП и ЭП формируются вплавлением эмиттерной навески, подкоторой образуется рекристализационная зона. При этом в эмиттерную навескувводится примесь, формирующая под эмиттером активный диффузионный слой базы.Коэффициент диффузии этой примеси должен значительно превышать коэффициентдиффузии примеси, формирующей эмиттер и ЭП в рекристализационной зоне.Структура сплавно-диффузионного p-n-p транзистора изображена на рис.1.

На рис.2приведены некоторые этапы получения сплавно-диффузионного транзистора. Послеполучения исходной р- пластины Ge, протравливают в нейлунку, углубляясь в исходную р- пластину (рис.2.1). травление лунокосуществляется методом фотолитографии. На окислённую пластину наносятфоторезистивную плёнку, её освещают через маску ультрофиолетовым светом.Экспонированные места фоторезиста поляризуются. Незаполимеризованные частифоторезиста смывают так, что он остаётся только на облучённых местах. Затемпроизводят травление. После получения лунки проводят щдиффузию донарной примеси(рис.2.2) затем необходимо отшлифовать поверхность исходной пластины, т.о.,чтобы диффузионный слой остался лишь в лунке. Диффузия  донорной примесиприводит к образованию базового n- слоя (рис.2.3). С помощьюэлектрохимического метода через маску вводят навески вплавляемого материала 1 и4 (рис.2.4). Навеска 1 является эмиттерной, содержащая спал Ni+ Al + In, а навеска 2-базовой.

Затемпластину помещают в печь и нагревают до температуры, близкой к температуреплавления германия (около 900˚С). При такой темпиратуре сплавы не толькопереходят в жидкое состояние, но имеет место диффузия примесей из жидкой фазы вприлежащую твёрдую фазу. При этом комплексный характер сплава, находится влунках, обеспечивает одновременное образование двух слоёв: базового иэмиттерного, благодаря резко коэффициентам диффузии донарной и акцепторнойпримесей в германии: донарная примесь «обгоняет» акцепторную. Под эмиттернойнавеской образуется р- область, которая является эмиттером (рис.2.5). Затемполучеснную структуру припаивают к кристаллодержателю. Он является выводомколлектора (рис.2.6).

/>/>4.2  Структура сплавно-диффузионного p-n-p />

транзистора

/>Рис. 2. Структура сплавно-диффузионногоp-n-p транзистора.

1,3– выводы базы;

2– рекристаллизационная область – эмиттер;

n– размеры кристалла;

c,d – размеры лунки;

hкр– толщина кристалла;

Rэ,Rб – радиусы выводов эмиттера и базы;

/>/>5.  ОСНОВНАЯ ЧАСТЬ

Расчёт сплавно-диффузионного транзистора.

Задачи расчёта

         В результате расчёта должны быть определеныэлектрофизические и геометрические параметры транзисторной структуры, параметрыэквивалентной Т-образной схемы транзистора по переменному току, егоэксплуатационные параметры. Часть электрофизических и геометрических параметровпри расчёте задаётся исходя из соображений номенклатурного порядка. В концерасчёта выбирается тип корпуса транзистора.

         В итоге должны иметьсявсе геометрические и электрофизические параметры, необходимые для исполненияконструкторской и основной части технологической документации. Особенно этокасается состава диффузантов, навесок и припоев.

/>/>5.1  Расчёт толщины базы и концентраций примесей.

Действующая толщина базыопределяется соотношением (1).

/>,     (1)

где tпр-времяпролёта базы

tпр=/>,          (2)

где /> - коэффициент запаса почастоте f, />=1,3

/> сек.

Задавшисьвеличиной перепада концентраций примеси на границах базы х=200, выразим среднеезначение концентрации примеси на границах базы по формуле (3).

/>,    (3)

Таккак      />, (4)  необходимо определитьконцентрацию примеси, формирующей коллекторную область

/>

Длянахождения концентрации базы NБ используемсвязь напряжения пробоя Uпроб с удельнымсопротивлением коллектора ρк:

/>,     (5)

где /> — низкочастотное значениекоэффициента передачи тока в схеме ОБ     />,      (6)

/>

Удельное сопротивлениеколлектора рассчитывается по формуле (7)

/>,   (7)

Для выбранного намитипа структуры транзистора (Ge, p-n-p)

B=5.2,  n=0.61,  l=1/6               /1/

x=0.8(для дрейфовых транзисторов). Подставим численные значения в выражение (7), азатем в (5).  

/>

                                      = 0,9903 Ом*см

/>

=12,748 В

По графикуизображенному на рис3.3.1 найдём величину концентрации No

/>

Определим среднеезначение концентрации примеси NБ,формирующий проводимость базы с помощью соотношений (3) и (4)

/>

/>

         По графику,на рис 3.4.1, найдём среднее значение подвижности не основных носителей зарядав базе />

/>

         Определимсреднее значение коэффициента диффузии в базе, воспользовавшись соотношением(8)

/>,                (8)

где />-тепловой потенциал, мВ

/>               (9)

/>

/>

Подставиввышеопределённые значения в формулу (1), найдём действующую толщину базы.

/>

         Величинаконцентрации примеси, формирующей проводимость базы, на поверхности кристалла NБ(0) определится из соотношения (10)

/>,       (10)

где х1Б=0,2мкм

       αБ — коэффициент передачи тока с общей базой  />,  (11)

/>1,217*10-4

Подставим численныезначения в выражение (10)

/>

Задавшись величинойотношения Nоэ/Nб(0),найдём концентрацию эмиттерной примеси.  Nоэ/Nб(0)=3.

Из соотношения (12)выразим концентрацию основных носителейэмиттера.                                             Nоэ=3*Nб(0)

Nоэ=3* />=3,826421*1018 см-3

         Проверим непревышает ли расчётное значение напряжения пробоя коллекторного перехода Uпр величину напряжения прокола транзистора Uпрок, которое рассчитывается по формуле (13)

/>,        (13)

где 
где:          />,          (14)

Подставляя численныезначения в формулы (14) и (13), найдём величину напряжения прокола транзистора.

/>/>

/>

Значение напряжения пробоя коллекторного перехода (Uпр=12.748) не превышает величину напряженияпрокола транзистора Uпрок=240,0092 В

(Uпрок>> Uпр)

         Вычислимсреднее значение удельного сопротивления области базы по формуле (15)

/>,    (15)

По графикуприведённому на рис.    , определим среднее значение подвижности основныхносителей заряда в базе />

/>=1800/>

/> Ом*см

/>/>/>/> /> />/>/>5.2  Расчет коэффициента передачи тока

Задача: длярассчитанного Wq определить коэффициент передачи тока a0и сравнить его с требуемым.

Коэффициент передачи тока можнозаписать как:

a0=g0c0 a*      (16).

Далее, рассчитываем коэффициент инжекции g0:

g0=1/>   (17).

Для его определения необходимо найти:

Lнб=/>105.2792 см      (18),

g0=0.996913.

Далее находим коэффициент переноса ННЗ через базу:

c0 = 1 — />=0.9996758  (19).

Теперь необходимо рассчитать коэффициент усиления ННЗ вколлекторе по формуле:

a* = 1 + /> (20),

a* @1.

и, наконец, мы можем рассчитать a0:

a0 = g0 c0 a* = 0.9905917

/>/>/>/>/>/>5.3  Расчет емкостей и размеров переходов

Задача:Определить барьерные (зарядные) емкости и величины поверхности коллекторного иэмитерного переходов, а так же геометрические размеры полупроводниковойпластины, в которой формируется транзисторная структура.

1.    Заряднаяемкость коллекторного перехода. Cзк и величина поверхности коллекторногоперехода Sк:

Коллекторный переходплавный, поэтому:

Cзк= Sк/> (21).

Известно, что:

Cзк= 2*10-12 пФ и Sк= 2.678418*10-4 см2.

Исходя из данных значений Cзк и найденомаксимальное значение Sкmax. Можно считать,что:

Sкmax = 0.9 c d (22).

Задаемся значением p =  150*10-4 см.

Добавив к нему 250 мкм находим с

с= (250 + 150)*10-4 = 400*10-4см

1.      Заряднаяемкость эмитерного перехода.Cзэ и величина поверхности эмитерного перехода Sэ:

Эмитерный переход резкий,поэтому:

Cзэ= Sэ/> (23).

Для нахождения Cзэ необходимо найти jкрп и Аэ:

jкрп = jт/> =0.5136617В (24),

Sэ = Ik/> (25).

Задаемся величиной Uэб= 0.2313273В, соответствующей

Sэ = 3.769911*10-5см2.

Теперь можно рассчитать Cзэ по формуле (26):

Cзэ=1,677762*10-11Ф.

3. Размеры эмитера и базы.

Размеры металлических выводовопределяются величиной Sэ и и глубинойвплавления электрода в кристалл hэ:

Rэ= — hэ + /> (26).

Величина hэ выбираетсяв пределах hэ = 10..30мкм, выбираем hэ = 20мкм.

Rэ =20мкм.

Для центрального расположения выводов Rэ = Rб,Rб = 20мкм. 

/>/>/>/>/>/>5.4  Расчет сопротивлений ЭС и граничных частот

Задача:определение сопротивлений эквивалентной схемы, дифференциальных, диффузионных иомических сопротивлений ЭС транзистора.

/>

Рис.3. Эквивалентная схема транзистора в схеме с ОБ.

1.   Дифференциальноесопротивление эмитера:

/> (27),

/> = 1,438889 Ом.

2.  Сопротивление базы есть сумма омического сопротивления /> и диффузионного /> сопротивлений, а такжесопротивления растекания базового контакта />:

/> (28).

Сопротивления /> можно найти по формуле:

/> (29),

Для центрального расположения />:

/> (30),

/>= 26,82607 Ом

Для центральной части выводов эмиттера и базы:

/> (31),

где /> = 0.004245Омсм,

/>= 48,10962 Ом

/>=74,93569

Диффузионное сопротивлениеучитывающее внутреннюю обратную связь в транзисторе за счет эффекта Эрли равно:

/> (32),

/> = 110,3175

Для сплавно-диффузионныхтранзисторов /> << />, поэтому /> не учитывается:

/> = 36 Ом.

3.  Сопротивление коллектора.

Задача: определить диффузионное иомическое сопротивление коллектора.

Для плавного коллекторного перехода:

/> (33),

где параметр Lok находится по формуле:

/> = 9.84 10-3 см(34),

/> = 1,932747*10-4мкм (35),

rk= 3,232326*107 Ом,

/> = 2,475851 Ом.

4.  Граничные частоты.

Определив величины зарядныхемкостей переходов и сопротивлений ЭС, зная время пролета базы ННЗ можно найтивеличину fa:

fa = [2p(tпр+ Сзэ rэ + Сзк rб’)]-1(36),

где, rэ=1,438889,Сэ=1,677762*10-11

fa = 103,7305 МГц.

Найдём величину максимальной частоты генерации,воспользовавшись выражением (37):

fmax= /> (37),

fmax= 150,7364 МГц.

Рассчитаем граничную частотукоэффициента передачи тока в схеме ОЭ по формуле (38)

/> МГц.  (38)

/>/>/>/>/>/>5.5  Расчет обратных токов коллектора

Задача:определить обратный ток коллекторного перехода Iк.обр.

Обратный ток коллекторногоперехода состоит из 3х компонент: теплового тока; тока термогенерации;тока обусловленного рекомбинацией на поверхности базы:

Iк.обр= Iко + Iген + Iрек.б (39).

1.   Тепловойток слагается из 2х компонент:

Iко= Iкоб + Iкок (40).

Здесь токи Iкоб и Iкоктоки ННЗ, попадающих в переход из областей базы и коллектора соответственно:

/> (41),

/> (42).

Iкоб= 8,450151*10-9 А,

Iкок= 1,46633*10-7 А,

Iко= 1,658616*10-7 А.

2.  Ток термогенерации коллекторного перехода Iген при заданномнапряжении на коллекторном переходе много больше jk:

Iген= /> (43),

Iген= 2.63 10-7 А.

3.  Ток поверхностной рекомбинации Iрек.б пропорционален величинеповерхности, на которой происходит рекомбинация. В данном случае эту рольиграет верхняя часть поверхности диффузионного слоя Аn:

Аn = (p — d) + pd2 (44).

Скорость поверхностнойрекомбинации S = 900 см/с

/> (45),

Iрек= 9 10-8 А.

Далее по формуле (39) находим Iк.обр:

Iк.обр= 7,715074*10-7 А.

/>/>/>/>/>/>5.6  Расчет параметров предельного режима и определение толщины элементовкристаллической структуры/> 

Задача: Определение величины Ikmaxили  Pkmax, а также толщины кристалла – заготовки и других элементовкристаллической структуры.

1.  Определение допустимого значения теплового сопротивления.

Тепловое сопротивление RTсвязывает перепад температур DT междуколлекторным переходом и окружающей средой с мощностью, рассеиваемой в переходеРк:

DT = RT Рк = RTUк Iк (46).

Тепловое сопротивление корпуса RTк= 0.1 К/мВт.

Тепловое сопротивлениетранзисторной структуры RTСТ:

RT = RTСТ +RTк (47).

RT находим из формулы(46)

RT = DT/ Рк = 0,783334 К/мВт.

DT = Tk.max – Tокр.ср =70 – 25 = 45о.

Из соотношения (47) находим RTСТ:

RTСТ = RT — RTк = 0,683333 К/мВт.

2.  Расчет величин теплового сопротивления транзисторной структуры:

RTСб= /> (48),

RTСб= 0,06578575*4,16=0,2704 К/мВт.

Rт=RTCT<sub/>+ RТК =0,27+0,1=0,37 К/мВт.

/>/>5.7  Расчёт эксплутационных параметров

5.7.1  Максимальная расчётная мощность находится по формуле(49)

/>,    (49)

/> мВт

5.7.2  Рассчитаеммаксимальное напряжение коллектора воспользовавшись соотношением (50) Uк max =/>,  (50)

Где: /> -удельное сопротивление коллектора />=0,9903 Ом*см

/> - низкочастотное значениекоэффициента передачи тока в схеме с    общей базой, />=0,991

        />=0,8

Uкmax=15,565 В.

5.7.3  Максимальный токколлектора Iк maxищется из соотношения (51)

Iкmax=/>,  (51)

Подставляя в формулу (51) рассчитанные значения Uк max и Pк max

Iкmax=7,812399 мА

 

Упрощённая структурная схема для расчёта тепло отводадрейфового транзистора.

/>

Рис. 4

 

/>/>6.  Выбор корпусатранзистора

Конструктивнокорпус состоит из двух основных элементов: основания и баллона. Основаниевключает в себя: фланец, изолятор и выводы. Баллон представляет собой чашечку сбуртиком. Для маломощных биполярных транзисторов наиболее подходящие металостеклянныекорпуса типов КТ-1 и КТ-2.

Корпус КТ-1, металлостеклянный, герметизируемый электроконтактнойсваркой. Фланец основания представляет собой металлическую чашку, заполненнуюстеклом (изолятор), через которое проходят выводы, имеющие буртик длягерметизации электроконтактной сваркой. Корпус имеет корпусной вывод, которыйприварен ко дну фланца. Баллон корпуса представляет собой полый цилиндр с дном,который надевается на наружный диаметр чашки фланца.

Такая конструкция полностью гарантирует отсутствие попадания выплесковпри сварке внутрь рабочего объема корпуса. Данный корпус обладает высокойнадежностью за счет удачной конструкции металлостеклянного изолятора, имеющегобольшую протяженность спая, и относительно большого объема стекла, размещенноговнутри полого металлического фланца, фланец корпуса и выводы изготавливаются,как правило, из сплава 29НК (ковар), стекла марки С48-2. Заготовка стеклапредставляет собой таблетку с отверстиями. Баллон изготавливается из стали илиникеля. Металлические детали корпуса в зависимости от типов транзисторов, длякоторых может быть применен этот корпус, покрываются никелем или золотом, анаружные концы выводов облуживаются. Сам корпус после герметизации для защитыот внешних климатических воздействий может иметь гальваническое илилакокрасочное покрытие.

В этом корпусе как у нас, так и за рубежом выпускается много типовмаломощных транзисторов с рабочими частотами до 1,5 ГГц, предназначенных какдля бытовой, так и для специальной аппаратуры.

Возможность монтажа в корпусе планарного или сплавно-диффузионногоперехода, то есть кристалл припаивается коллекторным выводом непосредственно кфланцу, и корпус является коллекторным внешним выводом. При этом максимальныеразмеры кристалла могут быть 1,8х1,8 мм. Конструкция корпуса позволяетпроизводить напайку кристалла как мягкими припоями, так и эвтектическимиприпоями золото-кремний и золото-германий. Возможность монтажа кристалла, когданеобходимо, чтобы он был электрически изолирован от корпуса или когданеобходимо иметь малые значения емкости коллектор — база Ск.В этом случае напайка кристалла производится непосредственно на один из изолированныхвыводов корпуса, конец которого расплющен и лежит на стекле изолятора. Этопозволяет иметь значение Ск в корпусе около 0,3 пф.

Конструкция этого корпуса позволяет удобномонтировать транзистор в аппаратуре. Наличие гибких выводов и строгаяцилиндрическая форма баллона позволяет монтировать транзистор непосредственнона печатную плату или фиксировать его в специальном гнезде. Кроме того, строгаяцилиндрическая форма баллона позволяет надевать в случае необходимостиспециальный теплоотводящий элемент, улучшая тем самым отвод тепла от прибора иувеличивая рассеиваемую мощность транзистора.

Корпус КТ-2, (TO-5 — зарубежное обозначение), металлостеклянный,герметизируемый электроконтактной сваркой, аналогичен по своей конструкциикорпусу КТ-1 и имеет только несколько большие размеры. Его конструкция обладаеттакой же надежностью, отличается такой же простотой и технологичностьюконструкции, как и корпус КТ-1. В этом корпусе можно монтировать всесуществующие типы переходов маломощных транзисторов, а также кремниевыетранзисторы средней мощности (до 5Вт) при условии использования дополнительноготеплоотвода.

Возможность монтажа в корпусе планарной или сплавно-диффузионнойструктуры показана, когда кристалл своим коллекторным электродом напаиваетсянепосредственно на фланец основания. При этом кристалл может иметь максимальныеразмеры 3,5 х 3,5 мм.

Возможность монтажа в корпусе планарной или сплавно-диффузионнойструктуры, когда ее необходимо электрически изолировать от корпуса. В этомслучае кристалл напаивается на один из изолированных выводов, конец которогорасплющен.

Вариант монтажа в этом корпусе славного перехода с кристаллом размером2,6х2,6 мм с помощью кристаллодержателя. Этот корпус, так же как и КТ-1, удобендля монтажа в нем всех типов кристаллов, монтажа транзисторов в аппаратуре,позволяет легко надевать на цилиндрическую часть баллона дополнительныйтеплоотвод.

Данный корпус нашел широкое применение за рубежом как для маломощных исредней мощности (до 5 Вт) транзисторов, так и для интегральных схем.Недостатком корпусов КТ-1 и КТ-2 является возможность газовыделения вовнутренний объем корпуса при герметизации. Это недостаток всех горячесварочныхкорпусов, но он преодолевается применением защиты сплавных исплавнодиффузионных структур различными лаками, компаундами, цеолитом.

/>/>/>/>/>/>7.  Обсуждение результатов

1.       Коэффициент передачи тока в схеме с ОЭb= 65, рассчитанное значение b=150,7364. Данный биполярныйтранзистор в схеме с ОЭ обеспечит заданный коэффициент передачи тока.

2.       Граничныечастоты коэффициента передачи токаfa  = 90 МГц, рассчитанноезначение fa  = 103,73 МГц. При работебиполярного транзистора на частоте до fa коэффициент  передачи тока в схеме с ОБ будет удовлетворять заданному значению.

3.       Заданное максимальноенапряжение на коллекторетехническое значение: Uk max = 18В, рассчитанное значение Ukmax = 17.565 В.

В соответствии с формулами (5)и (50) Uk max зависит от величин (1-αо) и ρк.Первоначально Uk max было расчитанно для α=03986, тогда как прирасчёте Uk max по формуле α бралось равным α=0,991. Отсюдаследует, что (1-α)е уменьшилось, и рассчитанное значениеоказалось меньше Uk max из ТЗ.

4.       Максимальнаямощность, рассеиваемая в коллектореPk max =60  мВт, рассчитанноезначение Pk max = 60 мВт.

5.       Максимальныйток коллектора Ikmax = 12 мА, рассчитанное значение Ik max = 12 мА. При работебиполярного транзистора максимальный ток коллектора будет соответствоватьзаданному значению.

Входе проделанной работы были приобретены практические навыки решения задачисоздания дискретных полупроводниковых приборов.

/>/>8. Выводы:

         В ходе проделанной работы были приобретеныпрактические навыки решения инженерных задач создания дискретныхполупроводниковых приборов.

         Нами были выбраны и рассчитаны основные параметрытранзистора. Расхождения (в сторону ухудшения) составляют не более   %

         Нами также были выбраны технология изготовлениятранзистора, его корпус и материалы, применяемые в призводстве.


/>/>/>/>/>/>9.  Список используемой литературы

1.  В.И. Торопчин, Расчет и проектирование маломощных биполярных транзисторов,Саратов, 1988г, 213с.

2.  Н.Н Горюнов, Справочник по полупроводниковым приборам, Москва,«Энергия»,1977г,65 с.

3.  Овечкин Ю.А. Полупроводниковые приборы, Москва, «Высшая школа»,1979г,120с.

еще рефераты
Еще работы по радиоэлектронике