Силовая электроника №1'2007

Новые высоковольтные силовые транзисторы с изолированным затвором 2П(КП)7154АС

Алексей Алферов
Александр Гордеев
Геннадий Кирсанов
Татьяна Крицкая
Павел Машевич
Юрий Обмайкин

ОАО «ОКБ «ИСКРА» совместно с ведущим российским предприятием в области микроэлектроники ОАО «АНГСТРЕМ» (Зеленоград), разработали мощный высоковольтный ДМОП силовые транзистор с поликремниевым затвором. Транзистор характеризуется максимальным напряжением «сток — исток» 600–1200 В, током стока 50–150 А, сопротивлением в открытом состоянии 0,08–0,3 Ом и низкими потерями при переключении. Конструкция и технология изготовления кристалла силового транзистора обеспечивают низкие значения входной, выходной и проходной емкостей, малый заряд затвора, короткий канал, стабильность порогового напряжения транзистора и высокую удельную проводимость на единицу площади.



Мощный высоковольтный ДМОП силовой транзистор с поликремниевым затвором
Рис. 1. Мощный высоковольтный ДМОП силовой транзистор с поликремниевым затвором

Конструкция и металлизация истока кристалла обеспечивает равномерность тока по структуре и возможность ультразвуковой приварки алюминиевой проволокой с сечением от 300 мкм. Периферия кристалла выполнена с использованием делительных колец, что позволяет обеспечить высокие и стабильные рабочие напряжения прибора в рабочем диапазоне температур. Высокий уровень технологии дает возможность минимизировать заряд в окисле и на границе раздела «окисел–полупроводник», а также предотвратить дрейф подвижных зарядов в сильном статическом поле при высоком напряжении «сток–исток», что обеспечивает высокую надежность прибора. Кристаллы транзистора монтируются (по схеме, приведенной на рис. 2) в специально спроектированный металлокерамический корпус (рис. 3) с безиндуктивными выводами, что позволяет улучшить динамические параметры прибора, проявляющиеся при его использовании в ВЧ-преобразователях.

Схема электрическая принципиальная
Рис. 2. Схема электрическая принципиальная (З — затвор; И — исток; C — сток)
Рис. 3. Полевые транзисторы 2П7154АС, 2П7154БС, 2П7154ВС
Рис. 3. Полевые транзисторы 2П7154АС, 2П7154БС, 2П7154ВС

Корпус имеет высокую теплопроводность благодаря применению в качестве изолятора оксида бериллия (BeO), характеризуется высокойэнергоциклостойкостью вследствие отсутствия «мягких» припоев, а также широкий диапазон рабочих температур (от –60 до +150 °С). Прибор является универсальным с точки зрения частотных свойств и может использоваться как в широкополосных СВЧ-схемах, так и в ВЧ-преобразователях, в частности, в резонансных режимах на частотах 200 кГц и выше.

Область безопасной работы полевых транзисторов 2П (КП)7154АС, 2П(КП)7154БС, 2П(КП)7154ВС
Рис. 4. Область безопасной работы полевых транзисторов 2П (КП)7154АС, 2П(КП)7154БС, 2П(КП)7154ВС
Таблица 1. Электрические параметры и тепловое сопротивление транзисторов при приемке и поставке
Электрические параметры и тепловое сопротивление транзисторов при приемке и поставке

Результаты испытаний силовых транзисторов КП7154 показывают, что их работоспособность будет высокой даже в экстремальных условиях (при высоких перепадах температуры, в космосе, в условиях высокого электромагнитного воздействия). В настоящее время начат серийный выпуск данных приборов для спецтехники. Основные технические характеристики транзисторов приведены в табл. 1–2 и на рис. 4–5).

Таблица 2. Предельно допустимые значения параметров электрических режимов эксплуатации силовых транзисторов
Предельно допустимые значения параметров электрических режимов эксплуатации силовых транзисторов

Примечания:

  1. При температуре окружающей среды 25 °С.
  2. В диапазоне температур окружающей среды от –60 до +125 °С.
  3. При температуре корпуса 25 °С.
  4. При температуре корпуса от 25 до 125 °С рассеиваемая мощность рассчитывается по формуле:
    Pмакс = (Tп макс – Tкорп)Pмакс/(Rт п–к) [Вт],
    где Тп макс — максимальная температура перехода; Ткорп — температура корпуса; Rт п–к — тепловое сопротивление «переход–корпус», равное 0,143 °С/Вт.

В ОАО «ОКБ «Искра» планируются работы по созданию подобного класса приборов со снижением сопротивления в открытом состоянии в три–четыре раза, ряда полевых транзисторов в металлокерамических корпусах SMD1/2/3, ТО-254, РРАК, а также безиндуктивных ВЧ-модулей на токи до 150 А (40 В— 0,002 Ом, 600 В— 0,02 Ом, 1000 В— 0,08–0,1 Ом).

Зависимость тока стока
Рис. 5. а) Зависимость тока стока IС от напряжения «сток–исток» UСИ силового транзистора 2П(КП)7154АС (выходная характеристика);
б) зависимость тока стока IС от напряжения «сток–исток» UСИ транзистора 2П(КП)7154БС (выходная характеристика);
в) зависимость тока стока IС от напряжения «сток–исток» UСИ транзистора 2П(КП)7154ВС (выходная характеристика);
г) зависимость тока стока IС от напряжения «затвор–исток» UЗИ (передаточная характеристика)


*  *  *

Другие статьи по этой теме


Скачать статью в формате PDF

Скачать статью в формате PDF 2007_01_8.pdf  

 
ПОДПИСКА НА НОВОСТИ

Оцените, пожалуйста, удобство и практичность (usability) сайта:
Хорошо
Нормально
Плохо