Триоды типа П1А - П1Д представляют собой низкочастотные триоды и отличаются друг от друга в основном величиной коэффициента усиления по мощности. Триоды типа П1Д проверяются, кроме того, на собственные шумы. Этот тип триода с коэффициентом шумов Fm < 18 дб считается малошумящим. Триоды типа П1Е и П1Ж предназначены для работы на повышенных частотах и имеют предельные частоты усиления по току fа соответственно не ниже 0,465 и 1 Мгц. Для этих триодов устанавливается также предельное значение емкости коллектора.

Предельно допустимые значения токов и напряжений для триодов типа П1 следующие:
Максимальный ток коллектора iк = - 5 ма.
Напряжение на коллекторе (в пике) uк = - 20 в.
Допустимая мощность рассеивания на коллекторе Рк = 50 мвт.

Триоды П2А и П2Б предназначаются для работы в маломощных выходных каскадах и обеспечивают выходную неискаженную мощность (kf<15%) в режиме класса А, равную 100 мвт. Усиление по мощности при этом не должно быть ниже 17 дб. В двухтактной схеме в режиме класса В оказывается возможным от двух триодов получить мощность в нагрузке порядка 350-400 мвт.

Допустимая мощность рассеивания на коллекторе составляет для этих триодов 250 мвт, пиковое значение допустимого напряжения 100 в для П2А и 50 в для П2Б. Максимальный ток коллектора для триода П2А равен 10 ма, для триода П2Б 25 ма. Таким образом, триод П2Б предназначен в основном для работы при больших токах и меньших напряжениях. Это соответственно проявляется и в оптимальном значении сопротивления нагрузки, которое равно 10 ком для П2А и 4 ком для П2Б.

Следующим типом триода является сплавной германиевый p-n-p триод типа ПЗ. Конструкция этого триода практически ничем не отличается от конструкции триодов П1 и П2. Триоды ПЗ имеют несколько увеличенный по сравнению с П1 и П2 корпус и радиатор, укрепленный на корпусе.

Триоды типа ПЗ предназначаются для использования в выходных каскадах, в схемах преобразователей постоянного тока, в переключающих схемах. Триоды ПЗА, ПЗБ и ПЗВ отличаются в основном коэффициентом усиления мощности и допустимым значением тока коллектора.

Наличие более качественных и более простых в производстве типов триодов делает выпуск триодов П1-ПЗ и Cl-С4 нецелесообразным.

Более мощным типом триода, предназначенным для обеспечения выходных мощностей в режиме класса А в диапазоне звуковых частот до 10 вт, является сплавной германиевый p-n-p триод типа П4. Триод П4 с большим успехом может быть использован в переключающих схемах (малое остаточное напряжение на коллекторе при больших токах).

Одним из наиболее важных параметров для мощного триода, работающего со значительными мощностями рассеивания на коллекторе, является так называемое тепловое сопротивление RT, характеризующее повышение температуры перехода с увеличением рассеиваемой на нем мощности.

Максимально допустимая для триодов типа П4 температура перехода составляет 90° С. Очевидно, что если тем пература корпуса триода за счет температуры окружающей среды достигнет величины, близкой к 90° С, то даже небольшие мощности, рассеиваемые на переходе, приведут к разогреву перехода и увеличению его температуры свыше допустимого значения. Без дополнительного теплоотвода при температуре окружающей среды + 20° С конструкция триода допускает рассеивание мощности не более 2,5 вт. При этом температура корпуса триода устанавливается несколько ниже 90° С, а температура перехода достигает 90° С.

Укрепляя корпус триода на теплоотводящей поверхности (например, дюралюминиевый лист площадью 600 кв.см и толщиной 3 мм), можно обеспечить рассеивание мощности порядка 25 вт. Монтируя триод на теплоотводящей поверхности (шасси схемы, специальный радиатор) следует заботиться об уменьшении теплового сопротивления между радиатором и корпусом триода. Для этого корпус триода должен соприкасаться с радиатором по возможно большей площади и должен быть туго притянут к нему болтами. Небольшое ослабление болтов, а тем более введение между корпусом триода и радиатором изоляционных прокладок значительно ухудшает условия передачи тепла от корпуса триода на радиатор и приводит к перегреву триода и снижению допустимой мощности рассеивания.

Триоды П4 имеют следующие ограничительные режимы по токам и напряжениям.
Максимально допустимое значение тока коллектора установлено 5 а.
Максимально допустимое значение тока базы 1,5 а.

Рекомендуется не допускать даже кратковременного превышения этих значений.

Аналогично не допускается даже мгновенного превышения максимально допустимого значения напряжения на коллекторе. Пики токов и напри жений, возникающие особенно при включении и выключении источников питания, должны соответствующим образом блокироваться.

Триоды П5 являются также сплавными германиевыми p-n-p триодами и по своим параметрам, характеристикам и внешнему виду сходны с описанными в предыдущем параграфе широко распростра ненными зарубежными триодами OC70-OC71.

Оптимальный с точки зрения шумов режим установлен для триодов П5 следующий: /э = 0,2 ма, ик = -1 в. При этом триод сохраняет высокое значение коэффициента усиления по мощности около 35 дб.

Укажем, что в области очень низких частот лучше применять триоды П5Д, у которых возрастание коэффициента шумов с уменьшением частоты происходит медленнее. Предельная частота усиления по току fa для триодов П5 составляет в среднем около 500 кгц.

Плоскостной триод П7 имеет такое же конструктивное оформление, как и триоды П5, и отличается от триодов П5 только несколько большей длиной стеклянной колбы (20 мм). Этот триод предназначен для применения в маломощных выходных каскадах с выходной мощностью в двухтактной схеме в режиме класса В до 200 мвт при напряжении на коллекторе не менее - 6,5 в. Для улучшения теплоотвода колбочку триода необходимо при этом обертывать металлической полоской, оставляя один конец, который служит радиатором, свободным.

Герметичный сплавной германиевый p-n-p триода П6. Такой же внешний вид имеют и герметичные точечные триоды СЗ и С4. Преимуществом триодов П6 по сравнению с триодами П1 является применение точечной и кольцевой сварки, заменившей пайку. Такое изменение технологии обеспечивает герметичность триода и повышает ее устойчивость к механическим перегрузкам.

Триоды П6 способны выдержать длительную вибрацию с ускорением до 12 g, многократные удары - с ускорением до 100 g. Механические резонансы в диапазоне частот 10-600 гц отсутствуют. Срок службы триодов П6 оценен предварительно в 5000 ч. Использование низкоомного материала при изготовлении триодов П6 позволило расширить температурный предел применения германиевых триодов до +100°С. Тепловое сопротивление триодов П6 составляет 0,5° С/мвт.

При повышении температуры корпуса свыше + 50° С значение предельно допустимого напряжения снижается до - 20 в, а при температурах свыше + 70° С до- 10 в.

Новая модификация триода П6 получила наименования П13, П13А, П13Б, П14 и П15. Конструкция этих приборов соответствует конструкции триодов П6. В значительной степени сохранились также и электрические параметры. Триоды П13-П15 имеют следующие предельно допустимые эксплуатационные данные.

Максимально допустимые токи эмиттера и коллектора:
- в режиме усиления 10 ма,
- в режиме переключения 50 ма.

Максимальная мощность, рассеиваемая коллектором 150 мвт. Максимальная температура перехода +100° С. Максимальное напряжение между базой и коллектором при нулевом токе эмиттера - 30 в.

Допустимое напряжение между коллектором и эмиттером при нулевом токе базы всегда меньше допустимого напряжения между коллектором и базой при нулевом токе эмиттера. Действительно, при нулевом токе эмиттера инжекция отсутствует и мы фактически рассматриваем оди коллекторный переход. Отключение базы в схеме с общим эмиттером приводит к установлению некоторого режима, определяемого взаимодействием двух переходов. Рабочий режим устанавливается в зависимости от величины Iко и Ь0. Ток Iко может значительно возрастать в связи с саморазогревом триода, что приведет к быстрому возрастанию токов эмиттера и коллектора. Именно поэтому рекомендуется крайняя осторожность при снятии характеристик в схеме с общим эмиттером при нулевом токе базы. В схемах с общим эмиттером всегда рекомендуется в цепи эмиттер-база включать сопротивление утечки. Допустимое напряжение между коллектором и эмиттером сильно зависит от величины этого сопротивления и будет тем больше, чем меньше сопротивление в цепи эмиттер-база.

Особое внимание во всех справочниках, каталогах и технических условиях обращают на то, чтобы были приняты все меры против внезапного обрыва или отключения базы, так как это может привести к мгновенному выходу триода из строя. Нужно твердо запомнить правило: «база должна первой включаться в схему и последней отключаться».

Для триодов П13-П15 максимальное напряжение между эмиттером и коллектором при нулевом токе базы не должно превышать 15 в.
Триоды П13-П15 имеют механические и климатические характеристики, аналогичные характеристикам триодов П6. Тепловое сопротивление триодов П13-П15 составляет также 0,5° С /мвт.

Симметричными по отношению к триодам П13-П15 являются германиевые n-p-n триоды типа П8-П11. Конструкция и внешний вид триодов П8-П11 соответствуют также конструкции и внешнему виду триодов П6.

Сравнивая электрические параметры триодов П8-П11 с параметрами триодов П6 и П13-П15 заметим, что триоды П8-П11 по шкале частот и коэффициентов усиления по току являются скорее аналогами триодов П6. При модификации триодов П6 за счет улучшения технологии была исключена группа с предельной частотой усиления по току от 100 до 465 кгц. Минимальное значение а0 было увеличено с 0,9 до 0,92. В схеме с общим эмиттером это соответствует увеличению минимального значения Ь0 с 9 до 11,5, т. е. почти на 30%.

Таким образом, по своим параметрам германиевые n-p-n сплавные триоды П8-П11 в настоящее время хуже своих аналогов типа p-n-p. В то же время имеются данные, что триоды n-p-n по стабильности своих параметров во времени значительно превосходят триоды типа p-n-p. Это объясняется тем, что сплавные коллекторные переходы, изготовленные на германии p-типа значительно менее чувствительны к влаге. Сборка триодов в атмосфере сухих газов и надежная их герметизация лишает триоды n-p-n этого преимущества.

Предельные режимы по токам эмиттера и коллектора для триодов П8-П11 выше, чем для триодов П13-П15 и составляют 30 ма в режиме усиления и 100 ма в режиме переключения. Максимальная мощность рассеивания для триодов П8-П11 составляет также 150 мвт, максимальная температура перехода +100° С. Максимально допустимые напряжения ниже, чем у триодов П13-П15 и составляют 20 в при нулевом токе эмиттера и 10-15 в при нулевом токе базы. Емкость коллекторного перехода, измеренная на частоте 465 кгц не должна превышать 65 пф. Среднее значение емкости коллектора (для большинства триодов) составляет около 35 пф. Коэффициент шума Fш измеряется в схеме с общим эмиттером в режиме ик =1,5 в, ia = = 0,5 ма. Минимальные значения коэффициента шума получены для триодов П9А (для отдельных образцов 2 дб и менее.

Напомним, что полярность внешних напряжений, подаваемых на электроды триодов типа n-p-n, должна быть противоположной полярности напряжений на электродах триодов типа p-n-p.

Наиболее высокочастотными приборами, выпускаемыми в настоящее время отечественной промышленностью, являются германиевые дрейфовые p-n-p транзисторы, изготавливаемые методом «вплавления - диффузии» типа П401-П403. Обратим внимание на то, что в этой конструкции к кристаллодержателю припаивается не база, как это имеет место у большинства триодов, а коллектор. Триоды типа П401-П403 конструктивно оформляются в таком же корпусе, как и триоды П6, П13-П15 и т. д. Так как кристаллодержатель в этой конструкции сварен с корпусом, то цоколевка триодов П401-403 будет несколько иной: средний вывод, соединенный с корпусом, будет выводом коллектора, а не выводом базы.

Этот транзистор предназначен для работы на частотах до 100 Мгц при температуре окружающей среды не свыше + 85° С. Максимально допустимый ток коллектора и эмиттера составляет 10 ма. Максимально допустимое напряжение между коллектором и эмиттером при нулевом токе базы 10 в, между коллектором и базой при нулевом токе эмиттера 20 в.

Для данного типа транзисторов характерна существенная разница в допустимых напряжениях на коллекторе и эмиттере. Сплавные транзисторы имеют, вообще говоря, идентичные коллекторный и эмиттерный переходы. Оба перехода образуются сплавлением с германием (или кремнием) одного и того же удельного сопротивления. Разница в площадях переходов не вносит существенного различия в величины пробивного напряжения. У дрейфовых триодов П401-403 эмиттерный переход граничит с очень низкоомной областью базового слоя, тогда как коллекторный переход граничит с высокоомной областью. Мы рассматривали основные соотношения для дрейфового триода и сделали заключение, что требования минимального сопротивления базы, одновременно с минимальной величиной коллекторной емкости, а также требования максимального поля в базе, необходимого для получения максимальных Iа, заставляют нас принимать меры, обеспечивающие максимально возможный перепад концентраций между эмиттером и коллектором в базе. Отсюда можно сделать вывод, что различие в допустимых напряжениях на эмиттере и коллекторе дрейфового триода вытекает из принципов конструкции этих триодов. Для триодов П401-41403 максимально допустимое обратное напряжение на эмиттер-ном переходе оценено в 1 в.
В скором времени можно ожидать серийного выпуска дрейфовых триодов П410-П411, имеющих максимальные частоты 200 и 400 Мгц соответственно.

Поверхностно-барьерные транзисторы в Советском Союзе выпускались опытными партиями и маркировались П404, П404А, П405, П405А. Первые два типа имели максимальную частоту усиления мощности 20 Мгц, вторые два типа - 30 Мгц. Эти триоды рассчитаны на работу при мощности рассеивания не свыше 10 мет, при токах, не превышающих 5 ма и напряжениях не свыше 5 в.

Серийный выпуск поверхностно-барьерных триодов был признан неперспективным из-за ряда недостатков, в первую очередь ввиду малой надежности и стабильности поверхностного контакта. Известно, что зарубежные фирмы так же отказались от выпуска поверхностно-барьерных триодов, перейдя к изготовлению так называемых микросплавных триодов. Техника электрохимического травления кристалла и высаживания эмиттерного и коллекторного металла используется для вытравливания лунок в кристалле (получение тонкой базы) и высаживания тонких пленок металла. После этого триоды поступают на сплавление. Такая технология позволяет получать эмиттерный и коллекторный электроды малых размеров и с малой глубиной вплавления (не более 1 мк). Именно поэтому данные триоды были названы микросллавными. Часто при изготовлении микросплавных триодов берегся исходная пластинка
с неоднородным распределением примесей (за счет предварительно проведенной диффузии). В этом случае получают микросплавные дрейфовые транзисторы.

В заключение опишем еще один тип транзистора - сплавной германиевый p-n-p транзистор средней мощности П201-П203. Этот транзистор предназначен для работы в выходных каскадах усилителей низкой частоты, в преобразователях постоянного тока и в переключающих схемах в автоматике.

Без внешнего теплоотвода этот триод предназначен для работы при мощности рассеивания не свыше 1 вт при температуре окружающей среды не более +50° С. Если прочно притянуть корпус триода к хорошему теплоотводу (медный или алюминиевый радиатор), то при температуре корпуса триода не свыше +65° С допустимая рассеиваемая мощность повысится до 10 вт. Особое значение для этих триодов имеют такие параметры, как максимальный ток, минимальное значение усиления по току при больших токах, остаточное падение напряжения на коллекторе полностью открытого триода и другие, т. е. основные параметры, характеризующие работу триода в режиме большого сигнала.

Максимальное значение тока коллектора для всех групп триодов составляет 1,5 а. Для триодов типа П203 задается не значение коэффициента усиления по току, а крутизна переходной характеристики 5, измеряемая в а/в. Эта величина измеряется в схеме усиления мощности при мощности в нагрузке 10 вт при напряжении источника питания 28 в и нагрузке 36 ом. Величины крутизны характеристики триода П203 должны лежать и пределах 1,2-1,8 а/в.

Приведенные выше параметры и характеристики различных триодов носят скорее иллюстративный, чем справочный характер. Величины, приведенные в таблицах, частично взяты из действующих технических условий на триоды, частично являются результатами обследования триодов различными авторами и организациями.

Данные, приведенные в этом параграфе, не претендуют на исчерпывающую полноту, характеристики не являются типовыми, полностью характеризующими тот или иной тип прибора. Естественно, что это и не входит в задачи данной книги, целью которой является дать основные представления о принципах работы транзисторов различных типов, их основных свойствах и параметрах.

Каковы же основные направления развития полупроводниковой техники в области транзисторов существуют в настоящее время?

Первым, и, очевидно, самым важным направлением является повышение стабильности и надежности транзисторов, борьба за их безотказную работу в течение длительных сроков службы. Эта проблема решается путем усовершенствования технологии производства, применением высококачественных метериалов, широким внедрением автоматизации и механизации производства.

Этими же средствами решается и вторая не менее важная задача - уменьшение производственного разброса параметров транзисторов.

Создание надежных и стабильных транзисторов с малым разбросом параметров - это путь к решению задачи огромнейшей важности, к созданию надежной электронной аппаратуры.

Вторым направлением является дальнейшее уменьшение габаритов транзисторов. Необходимость в массовом малогабаритном электронном оборудовании с большим количеством компонентов, требует создания деталей (в том числе и транзисторов) в микроминиатюрном исполнении.

Третье направление - это улучшение параметров транзисторов, расширение их номенклатуры. Повышение рабочих токов, напряжений и мощностей, расширение частотного диапазона, создание мощных 'высокочастотных транзисторов, снижение уровня собственных шумов - вот основные задачи этого направления.

Большое значение автоматизации и механизации в развитии полупроводниковой техники, в обеспечении радиоэлектроники высококачественными приборами, выдвигает эту задачу на уровень самостоятельного важного направления - четвертого направления.

Пятое направление - это поиски новых полупроводниковых материалов, высокотемпературных и высокочастотных, поиски новых принципов, позволяющих создать в корне новые приборы с высокими параметрами.

Не следует считать, что эти направления перечислены здесь в порядке степени их важности, в порядке очередности их решения. Эти задачи должны решаться совместно и одновременно, только в этом случае радиоэлектронная промышленность получит приборы, дающие возможность создать аппаратуру, отвечающую основным требованиям сегодняшнего дня: высокое качество, надежность, микроминиатюризация, массовость.

43 нравится? 14

21.03.2011 © 9zip.ru
Авторские права охраняет Роскомнадзор