Выходные транзисторы

[Octagon]

Хотелось бы узнать симпатии уважаемых форумчан в отношении биполярных выходных пар. На своей практике испробовал TOSHIBA 2SC5200/2SA1943 и Sanken 2SC2922/2SA1216. Каждый звучит по своему. у Тошибы басок плотнее но неглубокий, в то время как у Sanken наоборот да и с высокими больший порядок. Что еще стоит попробовать?

[ostashv-evgeniyy]

+1 к вопросуAndrey B., собираю усилитель на лме49810, пока что купил пары 2SA1943\2SC5200, стоит ли заморачиваться с MJL21193\21194, просто прочёл почти пол ветки, но тут речь идёт о высококачественных усилителях типа вп2006, как дело обстоит с усями попроще? В моём случае лме49810 в не инверт включении, одна пара тр-в в вк, в ооос блек гейт нх.

[piter200]

В современных YAMAXA применяют пары 2SA2151 \ 2SC6011. По цене немного выше 2SA1943 \ 2SC5200. Кто пробовал, стоит ли переплачивать? описалово - http://www.allegromicro.com/en/Produ...4110/94110.pdf

[pplefi]

Хотелось бы узнать мнение достопочтимой публики.
На рынке сегодня можно приобрести неплохую пару биполярных транзисторов 2SC5200\2SA1943, имеющих солидный запас по напряжению пробоя, небольшие разбросы по коэффициенту передачи тока, оформлены в недорогом пластмассовом корпусе TO-218. Граничная частота их имеет типовое значение 30мГц при токах менее 2А (при рабочих значениях до 10А). Последнее обстоятельство создаёт определённую задержку сигнала со всеми вытекающими негативными последствиями. Для Hi-End УМЗЧ необходимо, чтобы транзисторы имели граничную частоту не хуже 30мГц во всём рабочем диапазоне, т.е. частота от 50 до 100мГц...так ли это?????

[sia_2]

Хотелось бы узнать мнение достопочтимой публики.
На рынке сегодня можно приобрести неплохую пару биполярных транзисторов 2SC5200\2SA1943, имеющих солидный запас по напряжению пробоя, небольшие разбросы по коэффициенту передачи тока, оформлены в недорогом пластмассовом корпусе TO-218. Граничная частота их имеет типовое значение 30мГц при токах менее 2А (при рабочих значениях до 10А). Последнее обстоятельство создаёт определённую задержку сигнала со всеми вытекающими негативными последствиями. Для Hi-End УМЗЧ необходимо, чтобы транзисторы имели граничную частоту не хуже 30мГц во всём рабочем диапазоне, т.е. частота от 50 до 100мГц...так ли это?????

Верно, ранний спад граничной частоты создает достаточно много проблем.
И 30 МГц - тоже в общем-то не подарок, но тут палка "о двух концах". Технически сделать мощный транзистор с граничной частотой в оптимальном режиме порядка 100-200 МГц не составляет существенной проблемы, однако "в применении" будут проблемы из-за "генерации на проводах". Именно поэтому ряд транзисторов середины 70-тых годов прошлого века, имевших пик Fт как раз около 100 МГц, полупроводниковым компаниям пришлось снять с производства и заменить на более "дуракоустойчивые" типы. Поэтому с точки зрения промышленности для не радиочастотных мощных транзисторов в итоге оптимальным оказался диапазон Ft порядка 10...40 МГц - как компромисс "и нашим и вашим".
Кстати, сегодня еще более "узким местом" являются не выходные, а предвыходные транзисторы. Пару 2SB649/2SD669 Renesas снял с производства, а китайские клоны - в разы не дотягивают по параметрам. Ничего больше относительно "быстрого", с небольшими емкостями и одновременно _хорошей_ ОБР в производстве просто не было. Для более низковольтных применений Филипс делал BD139/140, они тоже имели очень приличные ВЧ характеристики (хотя это и не было явно нормировано в даташите), а то, что сейчас под этим названием выпускается другими изготовителями - намного хуже и по частотным свойствам, и по емкостям.
Я думаю, что если делать что-то "для ширпотреба", то вот эта ниша - быстрых "предвыходных" транзисторов с хорошей ОБР - наиболее пуста, а разработать и обеспечить выпуск намного проще и дешевле, чем для "выходных".
А среди "выходных", если уж ими заниматься, то был бы спрос на вариант ТО-264 с "подошвой" из бутерброда "теплорастекатель из медного сплава-подошва из нитрида алюминия" - такой транзистор сразу получается изолированным, и итоговое тепловое сопротивление кристалл-радиатор получится намного меньше, чем в типовых вариантах со слюдой или эластичными прокладками. Это, при хорошей ОБР, позволяет сильно сэкономить на числе выходных транзисторов и "человеческом факторе" - запасах на неидеальность монтажа/прижима.

[viktor8m]

Граничная частота их имеет типовое значение 30мГц при токах менее 2А (при рабочих значениях до 10А).

На самом деле зависимость граничной частоты транзистора от тока коллектора представляет собой параболу с некоторым максимум при определённом токе (и чем высокочастотней транзистор, тем кривее), который обычно и указывают в даташите, т.е. для 2SC5200\2SA1943 типовое значение 30МГц будет при 1А, а выше и ниже будет уменьшаться.

Для Hi-End УМЗЧ необходимо, чтобы транзисторы имели граничную частоту не хуже 30мГц во всём рабочем диапазоне, т.е. частота от 50 до 100мГц...так ли это?????

Вообще-то всё зависит от выбранной частоты единичного усиления данного УМ и, чтобы не было лишнего полюса (излома на АЧХ), транзисторы выбирают с большей граничной частотой, т.е. если у УМ частота единичного усиления 1-2 МГц, нет смысла ставить на выход транзисторы с граничной частотой 30 МГц, а вот если хочется сделать осный УМ с частотой единичного усиления выше 10 МГц, то и выходные транзисторы должны этому соответствовать, чтобы не увеличивать фазу (задержки) в петле ООС.

Кстати, сегодня еще более "узким местом" являются не выходные, а предвыходные транзисторы.

Пока ещё можно купить (их тоже не выпускают) пару 2SA1538\2SC3953, у них ток линеен до 80 мА, и они подходят в не шибко мощные ВК.

[sia_2]

Пока ещё можно купить (их тоже не выпускают) пару 2SA1538\2SC3953, у них ток линеен до 80 мА, и они подходят в не шибко мощные ВК.

У них велико сопротивление тела коллектора - больше 60 Ом. Соответственно, существенное напряжение квазинасыщения. При 80 мА - больше 6В.

[SashaNetrusov]

Верно, ранний спад граничной частоты создает достаточно много проблем.
И 30 МГц - в общем-то не подарок, но тут палка "о двух концах". Технически сделать мощный транзистор с граничной частотой в оптимальном режиме порядка 100-200 МГц не составляет существенной проблемы, однако "в применении" будут проблемы из-за "генерации на проводах". Именно поэтому ряд транзисторов начала конца 70-тых годов прошлого века, имевших пик Fт как раз около 100 МГц, полупроводниковым компаниям пришлось снять с производства и заменить на более "дуракоустойчивые" типы.

100-200 МГц транзисторы смогут ли работать на НЧ? В 70 е не знаю , а в 80 е учили, что на этих частотах применяются уже другие технологии, и транзисторы уже считаются радиочастотными и у них начинаются проблемы с локальными перегревами кристалла на НЧ , а под постоянным током многие вообще работать не могут. Поэтому для СВЧ транзисторов КВ диапазона как правило оговаривается диапазон рабочих частот как правило от 1 или даже выше МГц. Страшные слова "эффект шнурования тока" не слышали?

---------- Добавлено в 15:08 ---------- Предыдущее сообщение в 15:04 ----------

...Если хочется иметь глубину ООС шириной в десятки МГц надо переходить на полевики...

[ИГВИН]

был бы спрос на вариант ТО-264 с "подошвой" из бутерброда "теплорастекатель из медного сплава-подошва из нитрида алюминия" - такой транзистор сразу получается изолированным, и итоговое тепловое сопротивление кристалл-радиатор получится намного меньше, чем в типовых вариантах со слюдой или эластичными прокладками.

Видимо типа этих резисторов?

[Alexander]

транзисторы уже считаются радиочастотными и у них начинаются проблемы с локальными перегревами кристалла на НЧ

На КТ903 и КП904 видел несколько схем,в каком-то усилке видел даже КТ922.

[SashaNetrusov]

На КТ903 и КП904 видел несколько схем,в каком-то усилке видел даже КТ922.

Возможно на пониженных токах...

---------- Добавлено в 21:16 ---------- Предыдущее сообщение в 21:11 ----------

Видимо типа этих резисторов?

Можно просто использовать керамические прокладки и лучшие компьютерные термопасты...

[sia_2]

Видимо типа этих резисторов?

Оно самое, только не в ТО-220, а в ТО-264.

100-200 МГц транзисторы смогут ли работать на НЧ? В 70 е не знаю , а в 80 е учили, что на этих частотах применяются уже другие технологии, и транзисторы уже считаются радиочастотными и у них начинаются проблемы с локальными перегревами кристалла на НЧ ...

Технологии совершенно те же самые, просто в конструкции ВЧ транзисторов делается акцент на использование тепловой инерции объема полупроводника и максимальной плотности тока, а не на обеспечение качественного отвода тепла непосредственно от активных структур.

а под постоянным током многие вообще работать не могут. Поэтому для СВЧ транзисторов КВ диапазона как правило оговаривается диапазон рабочих частот как правило от 1 или даже выше МГц.

См. выше. Одно из следствий желания предельно уменьшить площади активных частей структур и "задрать" плотность тока. Другое следствие - существенное (единицы вольт) динамическое остаточное напряжение из-за значительного последовательного сопротивления тела коллектора.

...Если хочется иметь глубину ООС шириной в десятки МГц надо переходить на полевики...

Удельная (по отношению к емкостям) крутизна S/C у полевиков на напряжения выше 10...15В принципиально хуже, чем у правильно сконструированных биполярных по чисто физическим причинам. То же самое с удельной крутизной на единицу тока (S/I). Соответственно, пока есть хороший биполяр, то полевики в качестве "линейных" силовых приборов практически (за исключением очень специфичных случаев) не имеют смысла, тем более что у полевиков все намного хуже с разбросами, термостабильностью и комплементарностью.
Другое дело, если биполяр окончательно снимут с производства, вот тогда просто не будет выбора.

[ИГВИН]

Оно самое, только не в ТО-220, а в ТО-264.

Наверное можно сделать и проще, например на алюминиевой подложке, с изоляцией слоем оксида.
Или вот такая технология для транзисторов не имеет смысла?

[sia_2]

Наверное можно сделать и проще, например на алюминиевой подложке, с изоляцией слоем оксида.
Или вот такая технология для транзисторов не имеет смысла?

Разница в теплопроводности на два порядка.
AlN имеет теплопроводность порядка 150...200 Вт/м*К (у меди - 350....380, у алюминиевых сплавов - где-то от 80 до 210).
Кстати, можно поступить и "наоборот" - "подошву" сделать из меди, а вот теплорастекатель (на котором стоит кристалл) - из монокристаллического алмаза (мк алмаз - не только изолятор, но и материал с рекордной теплопроводностью). Но дороговато, однако. Хотя для СВЧ приборов такой вариант используется не так уж редко.
Еще что существенно. В "бутербродной" конструкции, во-первых, керамику можно сделать тоньше, чем "отдельную" керамическую прокладку, и во-вторых, за счет диффузионной сварки/пайки обеспечить гораздо лучший тепловой контакт металл-керамика. То есть, избавиться от одного сопряжения со слоем пасты. Это все в сумме минимум вдвое снижает суммарное тепловое сопротивление кристалл-радиатор, которое при традиционной конструкции с отдельной изолирующей прокладкой зачастую оказывается сравнимым или даже бОльшим, чем тепловое сопротивление собственно радиатора.

[Artaksercs]

Удельная (по отношению к емкостям) крутизна S/C у полевиков на напряжения выше 10...15В принципиально хуже, чем у правильно сконструированных биполярных по чисто физическим причинам. То же самое с удельной крутизной на единицу тока (S/I). Соответственно, пока есть хороший биполяр, то полевики в качестве "линейных" силовых приборов практически (за исключением очень специфичных случаев) не имеют смысла, тем более что у полевиков все намного хуже с разбросами, термостабильностью и комплементарностью. Другое дело, если биполяр окончательно снимут с производства, вот тогда просто не будет выбора.

Безусловно, но для того что-бы линеаризовать каскад на БТ нужно вводить глубокую местную ОС, которая на практике представляет собой резистор 1К включенный в эмиттер биполярного транзистора, что совместно со структурной емкостью переходов образует немалую постоянную времени, что в десятки и даже сотни раз ухудшает скоростные свойства такого каскада. В каскаде на полевике можновообще не вводить местную ОС и при этом получить неплохую линейность при быстродействии ограниченном лишь свойствами самого транзистора. Про выходные ПТ, если речь идет о выходных транзисторах для УМЗЧ, то, меньшее отношение эквивалентной крутизны к емкости у H-MOSFETов не принципиально, так как тока стока и рассеиваемой мощности более чем достаточно для данного применения, а меньшая S H-MOSFETов как раз способствует тому, что разброс в рассогласовании порогового напряжения и самой S не приводит ни к чему фатальному, так как начальный участок ВАХ вышеуказанных ПТ имеет протяженный пологий участок. Такие особенности приводят к тому что спектр искажений имеет менее жесткий и более быстро спадающий с ростом частоты сигнала спектр, что на практике проявляется как более чистое звучание лишенное характерного быполярного "цыканья", или, как минимум, в отсутвии холодного оттенка звучания в СЧ-ВЧ области, для усилителей сделанных с ВК на БТ, но сделанных грамотно.

---------- Добавлено в 21:45 ---------- Предыдущее сообщение в 21:01 ----------
Так значит ПТ лучше БТ? Это дурацкий вопрос, каждый хорош на своем месте, нужно уметь использовать свойства разных полупроводниковых приборов. На маломощных ПТ трудно построить симметричные схемы, т.к. требуется их подбор. Маломощный эмиттерный повторитель, например между каскадами многокаскадного линейного усилителя, может обеспечить большую линейность чем каскад на каком-нибудь посредственном JFET-е, или входной каскад малошумящего усилителя расчитанного на работу от источника сигнала с малым внутренним сопротивлением и тп. Горизонтально-симметричные усилители серийных осциллографов. Кстати в СВЧ осциллографах мощные ПТ использовались сплошь и рядом, и в широкополосных линейных усилителях генераторов.
И еще стоит напомнить наверное о том, что у ПТ с ростом тока стока не начинается характерный для БТ обвал частотных свойств, который вынуждает применять большее число выходных биполярных транзисторов чем это нужно для заданной мощности, что в свою очередь ведет к наращиванию и без того огромной структурной емкости. И искуственно высаживать на них повышенное остаточное напряжение, что ведет к энергопотерям и снижению КПД. Ну может быть ВК на БТ имеет намного меньшее выходное сопротивление? Имеет, но необходимость введения мощных эмиттерных резисторов и это преимущество сводит на нет.

[SashaNetrusov]

Удельная (по отношению к емкостям) крутизна S/C у полевиков на напряжения выше 10...15В принципиально хуже, чем у правильно сконструированных биполярных по чисто физическим причинам. То же самое с удельной крутизной на единицу тока (S/I).

Хоть в крутизне полевики и проигрывают биполлярам, то эквивалентная частота единичного усиления полевика 2SK1530 , например, составляет 880 МГц. Есть звуковой биполяр с такой частотой ft ?

[Artaksercs]

Хоть в крутизне полевики и проигрывают биполлярам, то эквивалентная частота единичного усиления полевика 2SK1530 , например, составляет 880 МГц. Есть звуковой биполяр с такой частотой ft ?

К сожалению должен Вас разочаровать, пример с 2SK1530 приведен не удачный. Это обычные немного улучшенные (заточенные под аудио) мосфеты изготавливаемые по дешевой технологии с поликремниевыми затворами. Начиная с некоторой, отнюдь не высокой частоты, S в таких ПТ начинает бодро снижаться, что ограничивает реальную рабочую частоту для них где-то на уровне 30 МГц.Если требуются реально быстрые полевики, то надо брать магнатековские Buz-ы или параллелить КП904А.Если не требуется высокая выходная мощность, то есть еще одни интересные 400 мГц транзисторы 2П913А, но они вертикальные, но уж очень шустрые.

[ИГВИН]

Если требуются реально быстрые полевики, то надо брать магнатековские Buz-ы или наши 2П904А

То есть латералы.
У которых между прочим свои особенности
Поэтому

каждый хорош на своем месте, нужно уметь использовать свойства разных полупроводниковых приборов

совершенно бесспорная истина.

[SashaNetrusov]

К сожалению должен Вас разочаровать, пример с 2SK1530 приведен не удачный. Это обычные немного улучшенные (заточенные под аудио) мосфеты изготавливаемые по дешевой технологии с поликремниевыми затворами. Начиная с некоторой, отнюдь не высокой частоты, S в таких ПТ начинает бодро снижаться, что ограничивает реальную рабочую частоту для них где-то на уровне 30 МГц.Если требуются реально быстрые полевики, то надо брать магнатековские Buz-ы или параллелить КП904А.Если не требуется высокая выходная мощность, то есть еще одни интересные 400 мГц транзисторы 2П913А, но они вертикальные, но уж очень шустрые.

Что то нигде не слышал о зависимости крутизны от частоты. Везде и в моделях симуляторов частотные свойства полевиков определяют их межэлектродными ёмкостями. Частота единичного усиления по току определяется ёмкостью затвор-исток. Которая слабо меняется от напряжения сток-исток....

[viktor8m]

Что то нигде не слышал о зависимости крутизны от частоты.

А зачем же выпускают специальные ВЧ мосфеты (напр., RD06HVF1 на 175 МГц и RD15HVF1 на 500 МГц), да ещё на меньшие частоты (хотя межэлектродные ёмкости значительно меньше), чем Вы привели для 2SK1530? Они значительно дороже и какие же идиоты их покупают?

[SashaNetrusov]

А зачем же выпускают специальные ВЧ мосфеты (напр., RD06HVF1 на 175 МГц и RD15HVF1 на 500 МГц), да ещё на меньшие частоты (хотя межэлектродные ёмкости значительно меньше), чем Вы привели для 2SK1530? Они значительно дороже и какие же идиоты их покупают?

У ВЧ мосфетов меньшие межэлектродные ёмкости только и всего. Крутизна мосфета вещь от частоты не зависимая. Во всяком случае так трактуют матмодели...
Если на входе идеальный источник напряжения с нулевым вых. сопротивлением, то выходной ток полевика не зависит от частоты, т.к. входная ёмкость перезаряжается мгновенно.
Если конечно не учитывать объёмное сопротивление затвора. У вертикальных мосфетов геометрия такая, чтобы максимально уменьшить протяжённость канала.