На пути совершенствования характеристик транзисторов СВЧ лежат труднопреодолимые препятствия. Среди них два основных физических ограничения: на максимальное напряжение между электродами и на максимальную плотность тока эмиттера. Чтобы увеличить максимальную рабочую частоту транзистора нужно уменьшить толщину базы, а это связано с уменьшением критического значения напряженности поля. Уменьшение же напряжения коллектор-база ведет к уменьшению выходной мощности. Повысить последнюю можно за счет повышения уровня инжекции неосновных носителей, однако это ведет к эффекту “оттеснения”, при котором плотность тока определяется не всей площадью эмиттера, а только ее частью, расположенной вблизи периметра. Эту проблему решают путем создания многоэмиттерных транзисторов.
Разработчики транзисторов СВЧ много делают для улучшения параметров кристалла, стремясь при этом получить внешние характеристики, которые способствовали бы проектированию высокоэффективных усилителей. Так, выводы электродов выполняют в виде широких коротких полосок, удобных для соединения с цепями связи на основе микрополосковых и копланарных линий передачи. Общий вывод в транзисторах обычно соединяют с корпусом прибора, либо делают с двойным выводом для уменьшения индуктивности и лучшего теплоотвода. Для повышения предельной частоты усиления, кпд и коэффициент усиления по мощности в корпусах мощных СВЧ транзисторов часто рядом с кристаллом устанавливают схемные элементы, предназначенные для согласования входного и выходного полных сопротивлений транзистора с 50-омной линией передачи. Эти согласующие цепочки включают индуктивности выводов транзисторного кристалла и паразитные емкости корпуса.
Мощности современных биполярных СВЧ транзисторов лежат на уровне ста ватт в диапазоне частот 300…1000 МГц и изменяются единицами-долями ватт по мере приближения к верхней предельной частоте порядка 10 ГГц.
Кроме биполярных транзисторов на СВЧ используют полевые транзисторы с барьером Шоттки (ПТШ), инерционность процессов у которых на один-два порядка меньше, чем у полевых транзисторов с p-n переходом и МДП-транзисторов. Технология изготовления барьера Шоттки позволяет уменьшить межэлектродные расстояния вплоть до субмикронных размеров и значительно увеличить скорость пролета носителей при относительно низкой напряженности поля арсениде галлия и фосфате индия по сравнению с кремнием. Все это позволяет существенно снизить время пролета и повысить граничную частоту усиления. Для маломощных транзисторов она достигает 80…100 ГГц. Мощные ПТШ работают на частотах до 25…45 ГГц, причем они превосходят биполярные транзисторы по уровню мощности и КПД на частотах выше 6 ГГц. Так, мощность транзистора 3П930В-2 на частоте 6 ГГц составляет 10 Вт.
При разработке усилителей СВЧ важнейшей задачей является трансформация импедансов. В современной технике цепей с распределенными параметрами применяют различные методы согласования, позволяющие получить режим бегущих волн. Примеры выполнения согласующих цепей на отрезках микрополосковых линий приведены на рис.3.
а б в
Рис. 3. Согласующие цепи СВЧ на отрезках микрополосковых линий:
а – одношлейфовый трансформатор;
б – трансформатор с намоточным изменением волнового сопротивления;
в – четвертьволновый трансформатор.
Допустим необходимо согласовать источник возбуждения с
биполярным транзистором на некоторой частоте 
.
Входная проводимость транзистора 
. Эквивалентная схема
включения источника возбуждения во входную цепь АЭ изображена на рис.4.
Рис. 4. Схема входной цепи усилителя мощности диапазона СВЧ.
При
максимальная мощность от возбудителя
колебаний к транзистору передается, если ЦС преобразует комплексную
проводимость 
в активную составляющую, равную волновой
проводимости 
. Наиболее простым
трансформатором сопротивлений в этом случае является одношлейфовый. Как
известно, входная проводимость линии определяется выражением:
,
(1)
Уважаемый посетитель!
Чтобы распечатать файл, скачайте его (в формате Word).
Ссылка на скачивание - внизу страницы.