BISS-транзисторы в режиме насыщения

В 1983–1986 гг. в ряде работ [1–3] был предложен новый квалификационный параметр, гарантированно обеспечивающий для биполярных транзисторов режим насыщения (ключевой режим) — коэффициент передачи тока в режиме насыщения h21нас.

В силу ряда объективных и субъективных факторов в те годы данный параметр оказался, за редкими исключениями, не востребованным разработчиками биполярных ключевых транзисторов и не вошел в ГОСТ. Несмотря на это, определенная практическая работа в данном направлении была проведена. Был разработан прибор «Классификатор» [4], позволивший в полу­автоматическом режиме измерять h21нас как отдельных транзисторов, так и партий транзисторов. Испытания проводились на Брянском заводе полупроводниковых приборов (в настоящее время «Группа Кремний Эл»).

Для экспериментов использовался лучший в то время, с точки зрения ключевых свойств, транзистор 2Т836Б. Коэффициент h21нас стал основой системы оценки статических и динамических параметров транзисторов в ключевом режиме [5].

Силовые биполярные транзисторы, вопреки прогнозам конца 80-х годов, и в настоящее время не утратили своего значения. Они, в частности, востребованы в источниках питания с повышенным КПД (в мобильных устройствах, питаемых от источников ограниченной мощности, в устройствах космического назначения, для которых отвод тепла в условиях вакуума представляет серьезную проблему, и т.п).

Технический прогресс не стоит на месте. Появились транзисторы с низким напряжением насыщения — так называемые BISS-транзисторы [6–7].

Однако проведенные автором испытания различных типов указанных транзисторов показали, что, несмотря на улучшение количественных показателей, качественного изменения ключевых параметров не произошло. Технические данные, приводимые в справочных спецификациях (особенно применительно к ключевым параметрам и режимам измерений), противоречивы, как и 30 лет назад.

В связи с этим параметр h21нас для измерения и оценки ключевых свойств можно рекомендовать и для них. Представляется, что транзистор 2Т836Б можно считать одним из первых BISS-транзисторов.

На рис. 1 представлены результаты измерений ключевых параметров некоторых типов современных BISS-транзисторов (PBSS5540Z, PBSS5540Z) и транзистора 2Т836Б, сходных по техническим характеристикам. Можно отметить, что за эти годы коэффициент передачи тока в режиме насыщения вырос примерно вдвое, что существенно упрощает схемотехнику предварительных каскадов управления.

Рис. 1. Экспериментальные данные параметров режима насыщения биполярных и BISS-транзисторов

Следует также отметить, что на базе современных серийных BISS-транзисторов возможно изготовление специальных высоконадежных ключевых модулей в виде сборок параллельно включенных транзисторов с предохранителями в эмиттерных и базовых цепях. Такие модули ранее (в 1975–1985 гг.) широко использовались для создания ключевых устройств повышенной мощности (рис. 2).

Рис. 2. Примеры силовых транзисторных сборок на биполярных транзисторах 2Т808А, 1Т906А, 2Т836Б

В качестве предохранителей в таких модулях возможно использование технологических токоподводов к кристаллу транзистора.

Заключение

В заключение следует отметить, что в представленных материалах показано, что разработанный ранее [5] комплекс критериев ключевого режима насыщения биполярных транзисторов применим и для вновь появляющихся приборов, в частности BISS-транзисторов. Любые полупроводниковые приборы разрабатываются под конкретные задания реальных заказчиков, финансирующих разработку. Предоставление разработчикам понятных и однозначных критериев ключевого режима насыщения (возможно, в виде нового ГОСТ) не потеряло актуальности и позволит улучшить качество выпускаемой продукции.