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功率晶体管

[拼音]:gonglü jingtiguan

[外文]:power transistor

耗散功率大于1瓦的晶体管。它包括低频功率管、高反压功率管、结型高频功率管、微波功率管和场效应功率管等。

功率晶体管的主要特点是功率耗散大,因此在设计器件时通常采取如下措施:提高器件的击穿电压、增加有源区面积、减小管芯本体厚度、改善管芯与载体的热传导性能、提高底盘的功率容量等。

低频功率管主要用于低频放大、振荡和稳压电路中。硅功率管的耗散功率已达到千瓦以上。高反压功率管主要用于电视接收机行扫描电路、示波器偏转电路、雷达亮度显示器、高压开关电路等。硅平面结构加上多层保护环可制成1千伏以上的高反压管,台面结构则可制成数千伏的器件。高压器件一般要求外延层较厚、掺杂浓度低、扩散结深、基区较宽、器件表面有良好的钝化层。

高频功率管工作频率在几十兆赫至几百兆赫之间。微波功率管则工作于P波段以上,直到厘米波段。它们主要用于微波通信、雷达、电子仪器的输出电路。硅微波功率管的特点是:外延层薄而且掺杂浓度较高,光刻线条细(从几微米至亚微米),发射极周长与集电极面积的比率大,基区宽度窄(可窄到0.1微米),器件工作电流密度大(可达5×105安/厘米2)。为了达到这些要求,在工业生产中须采用电子束制版、光刻、离子注入、等离子干法腐蚀及淀积、磁控溅射、多坩埚电子束蒸发、完美晶片加工技术、多层金属化系统、内部网络匹配及功率合成等新工艺和新技术。

二次击穿是造成结型功率器件烧毁的主要原因,采用发射极横向和纵向镇流电阻可抑制正偏二次击穿,采用多层外延工艺可增强抗反偏二次击穿能力。在高电流密度下,微波功率管会发生发射极电流集边效应、基区电导调制效应、基区宽度展宽效应等。为了克服这些不利的影响,在晶体管图形设计、外延层厚度及掺杂浓度选择、扩散结深及杂质分布控制等方面必须进行较佳化计算机辅助设计。

场效应功率管包括硅功率场效应管和砷化镓场效应功率管。这两种器件可做成 MOS型、结栅型和肖特基势垒型。硅静电感应功率管是一种结栅场效应管,它的输入阻抗大、工作线性好、工作温度范围宽。它还具有负温度特性,适于作线性微波功率放大。在低频段,它是高级音响设备的理想功率放大器件之一。

砷化镓功率微波器件具有优越的微波功率性能,它可工作于厘米波范围。在6吉赫可输出25瓦,18兆赫可输出2瓦。进一步提高输出功率和工作频率的措施是:把栅长压缩到0.25微米,提高击穿电压,采用面接地技术、芯片倒装焊接技术、T型栅技术、内匹配技术等。

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