МОЩНАЯ ВЧ И СВЧ ТРАНЗИСТОРНАЯ СТРУКТУРА Советский патент 1994 года по МПК H01L29/73 

Изобретение относится к полупроводниковой электронике, в частности к конструкции мощных СВЧ-полупроводниковых приборов.

Цель изобретения - увеличение выходной мощности, коэффициента усиления по мощности и КПД транзисторной структуры за счет повышения равномерности тепловыделения.

Изобретение поясняется чертежом.

На чертеже представлена ВЧ (СВЧ) транзисторная структура, которая включает в себя полупроводниковую подложку 1, являющуюся телом коллектора. На подложке сформированы базовые и эмиттерные области (соответственно 2 и 3). Базовые области котактируют с базовой металлизацией 4. Контакты эмиттерных областей, выполненных в виде полосок длиной l и шириной h, с эмиттерной металлизацией 5 расположены на противоположных по длине краях полосок. Последовательно с контактами к эмиттерным областям подключены балластные резисторы 6. Базовые области 2 и сгруппированные в их пределах эмиттерные области 3 образуют транзисторные ячейки 7.

Поверхностное сопротивление R_s эмиттерных полосок удовлетворяет условию
≅ R_s ≅ , (1) где h - усредненная ширина полосок;
l - длина полоски, находящаяся между контактами полоски с металлизацией или удвоенная длина между контактом и разрывом посередине полоски при наличии последнего, k=1 Ом/□.

В случае, если эмиттерные полоски соединены одна с другой перемычками и образуют сетку,
h = где l_ih_i - соответственно длина и ширина i-го участка (из общего числа N), элементарного фрагмента эмиттерной технологии длиной l.

Расположение контактов к эмиттерным полоскам 3 на их противоположных по длине краях позволяет перераспределить эмиттерный ток и выделяющуюся тепловую мощность в транзисторной ячейке 7 за счет оптимального выбора распределенного сопротивления эмиттерных полосок путем изменения их поверхностного сопротивления R_s, в пределах неравенства (1). Выполнение условия (1) приводит к тому, что R_s с одной стороны, достаточно мало, чтобы обеспечить растение эмиттерного тока от краев полоски 3 к ее середине, а с другой стороны, достаточно велико, чтобы уменьшить плотность тока в середине полоски по сравнению с краями и тем самым максимально приблизить температуру разогрева центра транзисторной ячейки к температуре разогрева ее периферии. Повышение однородности разогрева каждой транзисторной ячейки 7 приводит к повышению энергетических параметров транзисторной структуры в целом.

П р и м е р. Транзисторная структура содержит 20 ячеек с размерами базовых областей 400х46 мкм², внутри каждой из которых сформирован ряд эмиттерных полосок с размерами 30х3 мкм². Балластные резисторы клиновидной формы, имеющие длину в центре 10 мкм и на краях 6 мкм, расположены в разрывах эмиттерной металлизации с двух противоположных сторон каждой ячейки. Поверхностное сопротивление эмиттерных областей R_s=3± 0,2 Ом/□ (за счет формирования на поверхности эмиттеров слоя PtSi). В схеме с общим эмиттером на частоте 600 МГц при напряжении питания Е_к=40 В такая транзисторная структура имеет выходную мощность Р_вых=66 Вт, коэффициент усиления по мощности К_ур=6,5 и КПД=56%.

Для сравнения, аналогичная транзисторная стpуктура, отличающаяся тем, что эмиттерная и базовая металлизации каждой ячейки представляют собой две вложенные друг в друга гребенки с основаниями из противоположных сторон ячейки, а балластные резисторы, расположенные со стороны эмиттерной металлизации, имеют вдвое больший номинал, при тех же условиях измерения имеем Р_вых=60 Вт, К_ур=5,8 и КПД=49%.

Использование изобретения позволяет на 5-10% повысить выходную мощность, коэффициент усиления по мощности и КПД мощных СВЧ-транзисторов.

Использование: конструкции мощных ВЧ- и СВЧ- полупроводниковых приборов, обеспечивающих равномерность распределенного тепла. Сущность изобретения: контакты эмиттерных полосок с металлизацией сформированы на противоположных краях полосок, а поверхностное сопротивление R_S эмиттерных полосок удовлетворяет определенному условию. 1 ил.

МОЩНАЯ ВЧ И СВЧ ТРАНЗИСТОРНАЯ СТРУКТУРА, содержащая полупроводниковую подложку с коллекторными и базовыми областями, в пределах каждой из базовых областей размещены расположенные в ряд эмиттерные области, сформированные в виде непрерывных или имеющих посередине разрывы полосок, включающие области контактов с металлизацией, отличающаяся тем, что, с целью увеличения выходной мощности, коэффициента усиления по мощности и КПД за счет повышения равномерности тепловыделения, области контактов с металлизацией каждой эмиттерной полости расположены на противоположных по длине полоски краях, а поверхностное сопротивление R_s полосок удовлетворяет условию
≅ R_s ≅ , ,
где h - усредненная ширина полосок;
l - длина полоски, находящаяся между контактами
с металлизацией данной полоски или удвоенная длина между контактом и разрывом при наличии последнего, k = 1 Ом/□.