Введение. Современная элементная база, страница 3

По методам конструктивной реализации объединения эмиттеров различают три вида [1.1] многоэмиттерных структур: решетчатую, сетчатую, полосковую, объединяющих сотни площадок эмиттеров в один электрод. Так, один из первых мощных транзисторов частотой до 400 МГц и мощностью 3 Вт имел [1.1] следующие параметры: размер ячейки элементарного эмиттера 13х13 мкм; число ячеек 156; общий периметр эмиттера 7,5 мм; площадь коллектора 0,25 мм². Многоэмиттерный транзистор по сути представляет собой параллельное соединение большого числа маломощных транзисторов с компенсацией различий в коэффициентах усиления за счет дополнительных резисторов в цепях эмиттеров.

У многоэмиттерных транзисторов границы переходов лежат в одной плоскости поперечного сечения и такие структуры называют планарными. При создании конструкции транзистора с многоэмиттерной структурой стремятся увеличить коэффициент усиления по мощности за счет уменьшения сопротивления базы , внедряя в ее тело сильнолегированные участки с низким удельным сопротивлением. Также стремятся уменьшить потери за счет реактивностей выводов транзистора. Полосковые выводы имеют индуктивность около 0,3 нГн, а штыревые порядка 3 нГн, поэтому для уменьшения индуктивностей выводов высокочастотных транзисторов их, как правило, делают полосковыми.

Охлаждение мощных полупроводников. Особенность применения мощных биполярных транзисторов состоит в том, что они эксплуатируются в режимах, близким к предельным по температуре перехода. Область максимальных режимов транзисторов, ограничена максимально допустимым током коллектора, максимально допустимой мощностью рассеивания, вторичным пробоем, граничным напряжением вольт-амперной характеристики при заданных входных условиях и максимально допустимым обратным напряжением коллектор-эмиттер в справочниках приводится при температуре корпуса , при которой обеспечивается максимальная мощность рассеивания.

В целях максимального увеличения коэффициента полезного действия мощные транзисторы используют обычно в режимах работы с отсечкой, поэтому  допустимые режимы, приводимые в справочниках как статические (при работе на постоянном токе), существенно отличаются при динамической работе.

При увеличении температуры площадь области максимальных режимов, как показано на рис. 1.1, уменьшается, а мощность рассеивания рассчитывается по формуле [1.5]:

, где T_п - температура перехода;

T_к - температура корпуса транзистора;

R _п,к - тепловое сопротивление переход - корпус.

Рис. 1.1. Области максимальных режимов при различных температурах корпуса транзистора (T₁ < T₂)

Тепло, рассеиваемое в кристалле, необходимо отвести. При этом нужно обеспечить электрическую изоляцию электродов. Обычно используют бериллиевую керамику, имеющую теплопроводность, близкую к теплопроводности латуни. Крепление транзисторов к радиаторам охлаждения должно обеспечивать надежный тепловой контакт, что реализуют как винтовыми креплениями транзисторов к радиаторам, так и шлифовкой поверхности  крепления и применением теплопроводящих смазок КПТ-8 (ГОСТ 19783-74) и полиметилсилоксановой жидкости ПМС-100 (ГОСТ 13032-77). Допускается и применение уплотняющей фольги из мягких металлов с высокой теплопроводностью. При монтаже схем допускается пайка выводов припоем с температурой ниже 260 ⁰С при времени пайки менее 3с.