Potężne tranzystory mikrofalowe niskiego napięcia do komunikacji mobilnej. Dane referencyjne

Encyklopedia radioelektroniki i elektrotechniki / Materiały referencyjne

 Komentarze do artykułu

Magazyn Radio na bieżąco informuje swoich czytelników o nowościach w Woroneskim Instytucie Badawczym Technologii Elektronicznej w dziedzinie tworzenia tranzystorów mikrofalowych dużej mocy do różnych zastosowań [1-3]. W tym artykule przedstawiamy specjalistom i radioamatorom najnowsze osiągnięcia grupy tranzystorów mikrofalowych KT8197, KT9189, KT9192, 2T9188A, KT9109A, KT9193 do komunikacji mobilnej o mocy wyjściowej od 0,5 do 20 W w zakresach MV i UHF. Zaostrzające się wymagania dotyczące parametrów funkcjonalnych i eksploatacyjnych współczesnego sprzętu komunikacyjnego stawiają odpowiednio wyższe wymagania dotyczące parametrów energetycznych tranzystorów mikrofalowych dużej mocy, ich niezawodności, a także konstrukcji urządzeń.

Przede wszystkim należy pamiętać, że stacje radiowe przenośne i przenośne zasilane są bezpośrednio ze źródeł pierwotnych. W tym celu stosuje się chemiczne źródła prądu (małe baterie ogniw lub akumulatory) o napięciu zwykle od 5 do 15 V. Obniżone napięcie zasilania nakłada ograniczenia na właściwości mocy i wzmocnienia tranzystora generatora. Jednocześnie wydajne tranzystory mikrofalowe niskiego napięcia muszą charakteryzować się wysokimi parametrami energetycznymi (takimi jak zysk mocy KuP i sprawność obwodu kolektora ηK) w całym zakresie częstotliwości pracy.

Biorąc pod uwagę fakt, że moc wyjściowa tranzystora generatora jest proporcjonalna do kwadratu podstawowej harmonicznej napięcia na kolektorze, efekt zmniejszenia poziomu jego mocy wyjściowej wraz ze spadkiem napięcia zasilania kolektora można konstruktywnie skompensować poprzez odpowiedni wzrost amplituda użytecznego prądu sygnału. Dlatego przy projektowaniu tranzystorów niskiego napięcia w połączeniu z rozwiązaniem szeregu problemów konstrukcyjnych i technologicznych należy optymalnie rozwiązać zagadnienia związane jednocześnie z problemem zmniejszenia napięcia nasycenia kolektor-emiter i zwiększenia krytycznej gęstości prądu kolektora.

Praca tranzystorów niskonapięciowych w trybie o większych gęstościach prądu w porównaniu do konwencjonalnych tranzystorów generatorowych (przeznaczonych do stosowania przy napięciu Up = 28 V i wyższym) pogłębia problem zapewnienia długotrwałej niezawodności ze względu na konieczność tłumienia bardziej intensywnych przejawów mechanizmy degradacji elementów przewodzących prąd i warstw stykowych struktury tranzystora metalizującego. W tym celu w opracowanych niskonapięciowych tranzystorach mikrofalowych zastosowano wielowarstwowy, wysoce niezawodny system metalizacji na bazie złota.

Tranzystory omówione w tym artykule zostały zaprojektowane z uwzględnieniem ich głównego zastosowania we wzmacniaczach mocy w trybie klasy C, gdy są połączone we wspólnym obwodzie emitera. Jednocześnie dopuszczalna jest ich praca w trybie klas A, B i AB pod napięciem innym niż znamionowe, pod warunkiem, że punkt pracy znajduje się w obszarze bezpiecznej pracy i zostaną podjęte środki zapobiegające przedostaniu się do wnętrza -tryb generacji.

Tranzystory działają nawet jeśli wartość Up jest mniejsza niż wartość nominalna. Ale w tym przypadku wartości parametrów elektrycznych mogą różnić się od wartości paszportowych. Dopuszcza się pracę tranzystorów z obciążeniem prądowym odpowiadającym wartości IК max, jeżeli maksymalne dopuszczalne średnie straty mocy kolektora w ciągłym trybie dynamicznym РК.ср max nie przekraczają wartości granicznej.

Ze względu na fakt, że kryształy struktur tranzystorowych rozważanych urządzeń są wytwarzane przy użyciu podstawowej technologii i mają wspólne cechy konstrukcyjne i technologiczne, wszystkie tranzystory mają ten sam poziom napięcia przebicia. Zgodnie ze specyfikacją techniczną urządzeń zakres ich stosowania ograniczony jest maksymalnym dopuszczalnym napięciem stałym pomiędzy emiterem a bazą UEBmax < 3 V oraz maksymalnym dopuszczalnym napięciem stałym pomiędzy kolektorem a emiterem UKE max < 36 V. Ponadto podane wartości napięcia przebicia obowiązują dla całego zakresu temperatur pracy środowiska.

Główną ideą koncepcyjną, która pozwoliła zrobić kolejny krok w dziedzinie tworzenia wydajnych tranzystorów niskiego napięcia w miniaturowej konstrukcji, było opracowanie nowych, oryginalnych rozwiązań konstrukcyjnych i technologicznych przy tworzeniu serii nieopakowanych tranzystorów KT8197, KT9189, KT9192. Istotą pomysłu jest stworzenie konstrukcji tranzystora opartej na ceramicznej oprawce kryształowej wykonanej z tlenku berylu i metalizowanych wyprowadzeniach taśmowych na elastycznym nośniku – folii poliimidowej.

Nośnik taśmy ze specjalnym wzorem fotolitograficznym w postaci ramki ołowianej pełni funkcję pojedynczego elementu przewodzącego, na którym jednocześnie tworzy się styk z wieloogniwową strukturą tranzystora i zewnętrznymi zaciskami urządzenia. Wszystkie elementy wewnętrznego wzmocnienia listwowego uszczelniane są masą uszczelniającą. Wymiary podstawy metalizowanego uchwytu ceramicznego wynoszą 2,5x2,5 mm. Powierzchnia montażowa kryształowego uchwytu oraz zaciski są pokryte warstwą złota. Typ i wymiary tranzystora pokazano na ryc. 1, za. Dla porównania zauważamy, że najmniejsze obce tranzystory w obudowie metalowo-ceramicznej (na przykład CASE 249-05 firmy Motorola) mają okrągłą ceramiczną podstawę o średnicy 7 mm.

Konstrukcja tranzystorów serii KT8197, KT9189, KT9192 przewiduje ich montaż na płytce drukowanej metodą montażu powierzchniowego. Zgodnie z zaleceniami stosowania tych tranzystorów, lutowanie zacisków zewnętrznych należy wykonywać w temperaturze 125...180°C nie dłużej niż 5 s.

Dzięki zastosowaniu rezerw parametrów elektrycznych i termofizycznych możliwe było znaczne poszerzenie zakresu funkcji konsumenckich bezobudowy tranzystorów mikrofalowych. W szczególności dla tranzystorów serii KT8197 o wartości napięcia znamionowego Upit = 7,5 V oraz serii KT9189, KT9192 (12,5 V) granica bezpiecznego obszaru pracy w trybie dynamicznym zostaje rozszerzona do Upit max = 15 V. Wzrost w napięciu zasilania w stosunku do wartości nominalnej pozwala podnieść poziom mocy wyjściowej nadajnika przenośnego i odpowiednio zwiększyć zasięg radiowy. Tranzystory mogą pracować bez zmniejszania strat mocy w ciągłym trybie dynamicznym w całym zakresie temperatur pracy.

Ogólnie rzecz biorąc, opracowując te tranzystory w zasadniczy sposób, rozwiązano kwestie nie tylko miniaturyzacji, ale także redukcji kosztów. W rezultacie tranzystory okazały się około pięciokrotnie tańsze od zagranicznych tej samej klasy w obudowie metalowo-ceramicznej. Opracowane miniaturowe tranzystory mikrofalowe mogą znaleźć najszersze zastosowanie zarówno w tradycyjnym zastosowaniu w postaci elementów dyskretnych, jak i jako część hybrydowych mikroukładowych wzmacniaczy mocy RF. Oczywiście najbardziej efektywne jest ich zastosowanie w przenośnych stacjach radiowych, które można nosić na sobie.

Stopnie wyjściowe nadajników mobilnych zasilane są zazwyczaj bezpośrednio z akumulatora pojazdu. Tranzystory stopni wyjściowych projektowane są na znamionowe napięcie zasilania Upit = 12,5 V. Seria parametryczna tranzystorów dla każdego przyłączanego zakresu jest konstruowana z uwzględnieniem dopuszczalnego maksymalnego poziomu mocy wyjściowej dla nadajników przenośnych Pout = 20 W [4]. Rozwój wydajnych tranzystorów mikrofalowych niskiego napięcia (o mocy Pout > 10 W) wiąże się z bardziej złożonymi problemami konstrukcyjnymi. Dodatkowo istnieją problemy z dodawaniem mocy dynamicznej i odprowadzaniem ciepła z dużych kryształów struktur mikrofalowych.

Topologia kryształów tranzystorów mocy ma bardzo rozwiniętą strukturę emitera, charakteryzującą się niską impedancją. Aby zapewnić wymagane pasmo częstotliwości, uprościć dopasowanie i zwiększyć wzmocnienie mocy, w tranzystorach wbudowany jest wewnętrzny obwód dopasowujący LC na wejściu. Strukturalnie obwód LC wykonany jest w postaci mikrozespołu opartego na kondensatorze MIS i układzie przewodów drutowych pełniących rolę elementów indukcyjnych.

W ramach rozwoju zakresu mocy opracowanych wcześniej tranzystorów serii 2T9175 do stosowania w paśmie VHF [2], stworzono tranzystory 2T9188A (Pout = 10 W) i KT9190A (20 W). Dla zakresu UHF opracowano tranzystory KT9193A (Pout = 10 W) i KT9193B (20 W). Tranzystory wykonane są w standardowym pakiecie KT-83 (patrz ryc. 1, b).

Zastosowanie tej metalowo-ceramicznej obudowy umożliwiło kiedyś stworzenie wysoce niezawodnych tranzystorów o podwójnym przeznaczeniu do urządzeń elektronicznych o podwyższonych wymaganiach wobec czynników zewnętrznych i posiadających zdolność do pracy w trudnych warunkach klimatycznych. W celu zapewnienia gwarantowanej niezawodności w temperaturze obudowy +60°C w odniesieniu do tranzystorów o mocy wyjściowej Pout = 10 W, a przy Pout = 20 W - od +40 do +125°C, maksymalne dopuszczalne średnie straty mocy w trybie ciągłym dynamicznym musi być redukowany liniowo zgodnie ze wzorem RK.sr max=(200-Tcorp)/RT.p-c (gdzie Tcorp to temperatura obudowy, °C; RT.p-c to opór cieplny obudowy złącza złącze, °C/W).

Obecnie w Rosji tworzona jest federalna sieć łączności radiowej zgodnie ze standardem NMT-450i (na częstotliwości 450 MHz). Opracowane serie urządzeń KT9189, 2T9175, 2T9188A, KT9190A mogą niemal całkowicie pokryć zapotrzebowanie rozważanego sektora rynku na sprzęt oparty na rodzimych elementach tranzystorowych.

Ponadto od 1995 roku w Rosji funkcjonuje federalna sieć komórkowych systemów abonenckiej komunikacji mobilnej w standardzie GSM (900 MHz) oraz system komórkowy dla komunikacji regionalnej według amerykańskiego standardu AMPS (800 MHz). Do stworzenia tych komórkowych systemów komunikacji radiowej w UHF można zastosować małe tranzystory serii KT9192 o mocy wyjściowej 0,5 i 2 W, a także serii KT9193 o mocy wyjściowej 10 i 20 W.

Rozwiązanie problemu miniaturyzacji sprzętu, a co za tym idzie jego podstawy elementarnej, dotyczyło nie tylko przenośnych nadajników radiowych do noszenia. W wielu przypadkach w przypadku przenośnego sprzętu radiokomunikacyjnego, a także sprzętu specjalnego przeznaczenia, istnieje potrzeba zmniejszenia masy i wymiarów mikrofalowych tranzystorów niskiego napięcia dużej mocy.

W tym celu opracowano zmodyfikowaną konstrukcję obudowy bezpłytkowej w oparciu o KT-83 (ryc. 1, c), w której tranzystory 2T9175A-4-2T9175V-4, 2T9188A-4, KT9190A-4, KT9193A-4, Wyprodukowano KT9193B-4. Ich właściwości elektryczne są podobne do odpowiednich tranzystorów w standardowej konstrukcji. Tranzystory te montowane są poprzez niskotemperaturowe lutowanie uchwytu kryształu bezpośrednio do radiatora. Temperatura ciała podczas procesu lutowania nie powinna przekraczać +150°C, a łączny czas nagrzewania i lutowania nie powinien przekraczać 2 minut.

Główne parametry techniczne rozważanych tranzystorów przedstawiono w tabeli. 1. Sprawność obwodu kolektora wszystkich tranzystorów wynosi 55%. Wartości maksymalnego dopuszczalnego prądu kolektora stałego odpowiadają całemu zakresowi temperatur pracy.

Tabela 1

Na ryc. 2a pokazuje kompletny obwód tranzystorów 2T9188A, KT9190A, a na ryc. 2,b - tranzystory serii KT8197, KT9189, KT9192, 2T9175 (l - odległość od granicy lutowania do szwu klejącego zatyczki uszczelniającej lub powłoki uszczelniającej uchwyt kryształu. Odległość ta jest regulowana w zaleceniach stosowania tranzystory mikrofalowe w ich specyfikacjach technicznych i jest koniecznie brane pod uwagę przy obliczaniu elementów biernych tranzystorów). Parametry elementów reaktywnych pokazane na wykresach zestawiono w tabeli. 2. Parametry te są niezbędne do obliczenia pasujących obwodów ścieżki wzmocnienia opracowywanych urządzeń.

Opracowanie nowej bazy elementów tranzystorowych otwiera szerokie perspektywy zarówno tworzenia nowoczesnych, profesjonalnych, komercyjnych i amatorskich urządzeń radiokomunikacyjnych, jak i udoskonalania tego, co już zostało opracowane, w celu poprawy jego parametrów elektrycznych, zmniejszenia masy, wymiarów i kosztów .

Tabela 2

literatura

1. Assesorov V., Kozhevnikov V., Kosoy A. Poszukiwania naukowe rosyjskich inżynierów. Trend rozwojowy tranzystorów mikrofalowych dużej mocy. - Radio, 1994, nr 6, s. 2-3. XNUMX, XNUMX.
2. Assessorov V., Kozhevnikov V., Kosoy A. Nowe tranzystory mikrofalowe. - Radio, 1996, nr 5, s. 57-58. XNUMX, XNUMX.
3. Assesorov V., Assesorov A., Kozhevnikov V., Matveev S. Liniowe tranzystory mikrofalowe do wzmacniaczy mocy. - Radio, 1998, nr 3, s. 49-51. XNUMX-XNUMX.
4. Stacje radiowe lądowej służby ruchomej z modulacją kątową. GOST 12252-86 (ST SEV 4280-83).

Autorzy: W.Kozhevnikov, V.Assessors, A.Assessors, V.Dikarev, Voronezh

Zobacz inne artykuły Sekcja Materiały referencyjne.

Czytaj i pisz przydatne komentarze do tego artykułu.

<< Wstecz

Najnowsze wiadomości o nauce i technologii, nowa elektronika:

Sztuczna skóra do emulacji dotyku 15.04.2024

W świecie nowoczesnych technologii, w którym dystans staje się coraz bardziej powszechny, ważne jest utrzymywanie kontaktu i poczucia bliskości. Niedawne odkrycia w dziedzinie sztucznej skóry dokonane przez niemieckich naukowców z Uniwersytetu Saary wyznaczają nową erę wirtualnych interakcji. Niemieccy naukowcy z Uniwersytetu Saary opracowali ultracienkie folie, które mogą przenosić wrażenie dotyku na odległość. Ta najnowocześniejsza technologia zapewnia nowe możliwości wirtualnej komunikacji, szczególnie tym, którzy znajdują się daleko od swoich bliskich. Ultracienkie folie opracowane przez naukowców, o grubości zaledwie 50 mikrometrów, można wkomponować w tekstylia i nosić jak drugą skórę. Folie te działają jak czujniki rozpoznające sygnały dotykowe od mamy lub taty oraz jako elementy uruchamiające, które przekazują te ruchy dziecku. Dotyk rodziców do tkaniny aktywuje czujniki, które reagują na nacisk i odkształcają ultracienką warstwę. Ten ... >>

Żwirek dla kota Petgugu Global 15.04.2024

Opieka nad zwierzętami często może być wyzwaniem, szczególnie jeśli chodzi o utrzymanie domu w czystości. Zaprezentowano nowe, ciekawe rozwiązanie od startupu Petgugu Global, które ułatwi życie właścicielom kotów i pomoże im utrzymać w domu idealną czystość i porządek. Startup Petgugu Global zaprezentował wyjątkową toaletę dla kotów, która automatycznie spłukuje odchody, utrzymując Twój dom w czystości i świeżości. To innowacyjne urządzenie jest wyposażone w różne inteligentne czujniki, które monitorują aktywność Twojego zwierzaka w toalecie i aktywują automatyczne czyszczenie po użyciu. Urządzenie podłącza się do sieci kanalizacyjnej i zapewnia sprawne usuwanie nieczystości bez konieczności ingerencji właściciela. Dodatkowo toaleta ma dużą pojemność do spłukiwania, co czyni ją idealną dla gospodarstw domowych, w których mieszka więcej kotów. Miska na kuwetę Petgugu jest przeznaczona do stosowania z żwirkami rozpuszczalnymi w wodzie i oferuje szereg dodatkowych funkcji ... >>

Atrakcyjność troskliwych mężczyzn 14.04.2024

Od dawna panuje stereotyp, że kobiety wolą „złych chłopców”. Jednak najnowsze badania przeprowadzone przez brytyjskich naukowców z Monash University oferują nowe spojrzenie na tę kwestię. Przyjrzeli się, jak kobiety reagowały na emocjonalną odpowiedzialność mężczyzn i chęć pomagania innym. Wyniki badania mogą zmienić nasze rozumienie tego, co sprawia, że ​​mężczyźni są atrakcyjni dla kobiet. Badanie przeprowadzone przez naukowców z Monash University prowadzi do nowych odkryć na temat atrakcyjności mężczyzn w oczach kobiet. W eksperymencie kobietom pokazywano zdjęcia mężczyzn z krótkimi historiami dotyczącymi ich zachowania w różnych sytuacjach, w tym reakcji na spotkanie z bezdomnym. Część mężczyzn ignorowała bezdomnego, inni natomiast pomagali mu, kupując mu jedzenie. Badanie wykazało, że mężczyźni, którzy okazali empatię i życzliwość, byli bardziej atrakcyjni dla kobiet w porównaniu z mężczyznami, którzy okazali empatię i życzliwość. ... >>

Przypadkowe wiadomości z Archiwum E-book Xiaomi InkPalm Plus 25.05.2022 Xiaomi wypuściło kompaktowy e-czytnik o nazwie InkPalm Plus. Nowość została wyposażona w 5.84-calowy ekran E-ink o proporcjach 2:1, 24 poziomach jasności, obsługę regulacji temperatury barwowej oraz specjalne podświetlenie. Chip Rockchip RK3566, 2 GB RAM, 64 GB flash, system operacyjny Android 11, bateria 2200 mAh zapewniająca do 30 dni pracy na baterii. Akumulator jest w pełni naładowany w zaledwie 2.5 godziny przy użyciu ładowarki 5W. InkPalm Plus waży tylko 140g, obsługuje Bluetooth 5.0 i Wi-Fi 5. Zamówienia w przedsprzedaży są już otwarte. Koszt to 1099 juanów (164 USD).

Inne ciekawe wiadomości:

▪ Wielonapięciowe kontrolery zasilania do monitorów LCD

▪ Zaktualizowana specyfikacja NFC

▪ Nowy stos protokołów bezprzewodowych 802.15.4e/g dla CC1310

▪ Czujniki fotoelektryczne w kształcie litery U serii BUP firmy Autonics

▪ Naprawa uszkodzonej chrząstki

Wiadomości o nauce i technologii, nowa elektronika

Ciekawe materiały z bezpłatnej biblioteki technicznej:

▪ sekcja witryny dla radioamatora-projektanta. Wybór artykułu

▪ artykuł Marcela Prousta. Słynne aforyzmy

▪ artykuł Dlaczego w niektórych teatrach widzowie nie biją brawa do samego końca opery Wagnera Parsifal? Szczegółowa odpowiedź

▪ Pedagog artykułu. Standardowe instrukcje dotyczące ochrony pracy

▪ artykuł Naprawa płyty jezdnej. Encyklopedia elektroniki radiowej i elektrotechniki

▪ artykuł Uniwersalny regulator napięcia i ładowarka-rozrusznik do samochodu. Encyklopedia elektroniki radiowej i elektrotechniki

Zostaw swój komentarz do tego artykułu:

Wszystkie języki tej strony

Arabic	Hebrew	Polish
Bengali	Hindi	Portuguese
Chinese	Italian	Spanish
English	Japanese	Turkish
French	Korean	Ukrainian
German	Malay	Vietnamese

Strona główna | biblioteka | Artykuły | Mapa stony | Recenzje witryn

www.diagram.com.ua
2000-2024