專利名稱：耐壓過(guò)千伏的超高β晶體管組件的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及耐壓過(guò)千伏的超高β晶體管組件。
就現(xiàn)有技術(shù)而言，耐壓超過(guò)千伏的晶體管其β值通常不超過(guò)20；而β超過(guò)100的晶體管其耐壓通常不超過(guò)200伏。實(shí)用中，為了同時(shí)獲得高耐壓和高β的特性，通常是將兩只高耐壓晶體管以達(dá)林登方式連接為一只晶體管。但是，這種晶體管的穿透電流較大，耐壓比原來(lái)的晶體管稍低，β值一般不超過(guò)200，穩(wěn)定性不夠好，頻率特性也較差。
在某些應(yīng)用中，需要全面高指標(biāo)的晶體管。如直接驅(qū)動(dòng)靜電揚(yáng)聲器的音頻功率放大器，這種放大器的輸出級(jí)要用耐壓超過(guò)1500伏，頻率特性好，β值盡可能高(500以上)的晶體管制作。查閱已出版的器件手冊(cè)沒有找到這樣的器件。這表明，現(xiàn)有技術(shù)還不能夠提供這樣的晶體管。
本實(shí)用新型采用廉價(jià)易得的器件，運(yùn)用特別的電路設(shè)計(jì)，旨在提供全面高指標(biāo)，特別是耐壓超過(guò)千伏，超高β值晶體管組件，以滿足實(shí)用上的需要。


圖1、2是本實(shí)用新型所述耐壓千伏以上的超β晶體管組件的電路原理圖；附圖3則介紹了一個(gè)實(shí)施例。以下，對(duì)這些作詳細(xì)的說(shuō)明。
圖1所示的耐壓過(guò)千伏的超高β晶體管組件(1)是這樣的高反壓低β的NPN晶體管(Q1)的發(fā)射極與高β低反壓PNP晶體管(Q2)的發(fā)射極相連高β低反壓PNP晶體管(Q3)的發(fā)射極與晶體管(Q1)的基極相連，集電極與晶體管(Q2)的基級(jí)相連晶體管(Q1)的基極與晶體管(Q2)的集電極之間跨接有穩(wěn)壓二極管(D)晶體管(Q2)的基極與集電極之間跨接有電阻(R1)；將晶體管(Q1)的集電極作為該組件的集電極(c)晶體管(Q2)的集電極作為該組件的發(fā)射極(e)；晶體管(Q3)的基極作為該組件的基極(b)；晶體管(Q1)的基極引出該組件的偏壓極(A)。
該組件主要用作集電極輸出的放大器；這里，晶體管(Q1)為共基極接法，這為組件提供了高的耐壓和高的穩(wěn)定性；晶體管(Q2、Q3)分別為共集電極接法和共發(fā)射極接法，這為組件提供了超高的β值；穩(wěn)壓二極管(D)的作用是將晶體管(Q1)的基極，晶體管(Q3)的發(fā)射極交流短路于晶體管(Q2)的集電極電阻(R1)是晶體管(Q3)的負(fù)載偏壓極(A)為晶體管(Q3、Q2)供電和為晶體管(Q1)提供偏壓。
圖2所示的耐壓過(guò)千伏的超高β晶體管組件(2)是這樣的高反壓低β的NPN晶體管(Q1)的發(fā)射極與高β低反壓NPN晶體管(Q2)的集電極相連；高β低反壓NPN晶體管(Q3)的集電極與晶體管(Q1)的基極相連，發(fā)射級(jí)與晶體管(Q2)的基極相連晶體管(Q1)的基級(jí)與晶體管(Q2)的發(fā)射極之間跨接有穩(wěn)壓二極管(D)；晶體管(Q2)的基極與發(fā)射極間跨接有電阻(R1)；穩(wěn)壓二極管(D)兩端并連一電容(C1)；電容(C1)兩端并連有二極管(D1、D2)組成的二極管串二極管(D1)兩端并連有電阻(R3)晶體管(Q1)的集電極與基極間跨接有電阻(R2)將晶體管(Q1)的集電極作為該組件的集電極(c)將晶體管(Q2)的發(fā)射極作為該組件的發(fā)射極(e)將晶體管(Q3)的基極作為該組件的基極(b)；在二極管串(D1、D2)的中點(diǎn)引出一根線作為該組件的第二發(fā)射極(e’)。
該組件主要用作射極跟隨器這里，晶體管(Q1)為共基極接法，這為組件提供了高的耐壓和高的穩(wěn)定性晶體管(Q2、Q3)分別為共發(fā)射極接法和共集電極接法，這為組件提供了超高的β值穩(wěn)壓二極管(D)的作用是將晶體管(Q1)的基極，晶體管(Q3)的集電極交流短路與晶體管(Q2)的發(fā)射極；電阻(R1)是晶體管(Q3)的負(fù)載電阻；電阻(R2)的作用是在射隨器處于靜態(tài)時(shí)為晶體管(Q3、Q2)供電和為晶體管(Q1)的基極提供偏壓。而其它器件(C1、D1、D2、R3)則構(gòu)成一個(gè)浮動(dòng)供電器，它們?cè)谏潆S器處于動(dòng)態(tài)時(shí)共同協(xié)調(diào)發(fā)生作用。不同于通常的射隨器，這里的負(fù)載特別地連接于組件(2)的第二發(fā)射極(e’)。即當(dāng)組件(2)的e點(diǎn)電位處在負(fù)半周時(shí)，二級(jí)管(D1)關(guān)斷，二極管(D2)導(dǎo)通，負(fù)載電流將流過(guò)二極管(D2)并對(duì)電容(C1)充電。當(dāng)組件(2)的e點(diǎn)電位處在正半周時(shí)，二極管(D1)導(dǎo)通，二極管(D2)關(guān)斷，在負(fù)半周被充電的(C1)為組件(2)中的晶體管(Q1)提供偏壓，為晶體管(Q2、Q3)供電。電阻(R3)的作用是為了避免在極其特定的情況下，即二極管(D1、D2)同時(shí)處于截止?fàn)顟B(tài)時(shí)，給負(fù)載提供一個(gè)小電流的通路，以確保電路能夠處于受控狀態(tài)--因?yàn)榉答侂娮枰惨拥降诙l(fā)射極(e’)上。這樣就解決了組件作為射隨器應(yīng)用時(shí)，如何對(duì)組件內(nèi)部器件供電的問題。
上述每一種組件的集電極(c)發(fā)射極(e)之間的耐壓實(shí)際上就是晶體管(Q1)的VCBO，就現(xiàn)有的器件水平而言大約可以達(dá)到2200V；每一種組件的β值實(shí)際上是晶體管(Q1)的α與晶體管(Q2)的β與晶體管(Q3)的β的乘積，就現(xiàn)有的器件水平而言大約可以達(dá)到100000。
組件(1)可以工作于直流狀態(tài)，主要用作集電極輸出的放大器；組件(2)只能工作于交流狀態(tài)，其頻率下限與電容(C1)的容量密切相關(guān)，它是為高壓射隨器用途而特別設(shè)計(jì)的一種組件。但是，這兩種組件可以互補(bǔ)，用來(lái)制作的高壓交流推挽放大器。此外，還可能有其它一些用途。
附圖3是本實(shí)用新型的實(shí)施例，一種輸出峰-峰值高達(dá)近3000伏的音頻功率放大器的電原理圖?，F(xiàn)對(duì)此實(shí)施例作出說(shuō)明很容易看出，這是一種全橋式放大器，左右完全對(duì)稱。以該電路的右邊這一部份為例如果，將連接于組件(2)第二發(fā)射極(e’)的這根線改接于組件(2)的發(fā)射極(e)；然后拿掉連接與組件(1)的偏壓極(A)與+6V間的限流電阻(R)；并且忽略組件(2)的第二發(fā)射極(e’)與組件(1)的偏壓極(A)，將組件(1)、組件(2)看成兩只相同的普通晶體管同時(shí)注意到其它器件(RO、R’、R”、D’)的接法。那么，電路右邊的這一部份就是一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)的“圖騰柱”式推挽放大器?！皥D騰柱”放大器的設(shè)計(jì)上下不對(duì)稱。其輸出的高對(duì)稱性或高線性以放大器的高開環(huán)增益和大的反饋量為條件放大倍數(shù)為電阻(R’)與電阻(R”)的比值加1。問題在于用普通的晶體管要么，耐壓夠了，β值不夠，開環(huán)增益達(dá)不到要求要么，β值夠了，開環(huán)增益夠了，耐壓達(dá)不到要求。
而對(duì)附圖3不作任何修改，只要組件(1)和組件(2)中的晶體管(Q1)的β值大于10，耐壓VCBO高于1800V；晶體管(Q2、Q3)的β值都大于100，耐壓都高于10V。那么就能對(duì)放大器施加1500V的高壓電源，放大器的輸出就能夠以運(yùn)算級(jí)的低失真水平達(dá)到2960V(峰-峰值)。
權(quán)利要求耐壓過(guò)千伏的超高β晶體管組件，其特征為組件(1)中的NPN晶體管(Q1)的發(fā)射極與PNP晶體管(Q2)的發(fā)射極相連接，PNP晶體管(Q3)的發(fā)射極、集電極分別與晶體管(Q1)的基極、晶體管(Q2)的基極相連接，晶體管(Q2)的基極與集電極間跨接有電阻(R1)，晶體管(Q1)的基極與晶體管(Q2)的集電極間跨接穩(wěn)壓二極管(D)，晶體管(Q1)的集電極引出該組件的集電極(c)，晶體管(Q2)的集電極引出該組件的發(fā)射極(e)，晶體管(Q3)的基極引出該組件的基極(b)，晶體管(Q1)的基極引出該組件的偏壓極(A)；組件(2)中的NPN晶體管(Q1)的發(fā)射極與NPN晶體管(Q2)的集電極相連接，NPN晶體管(Q3)的發(fā)射極、集電極分別與晶體管(Q2)的基極、晶體管(Q1)的基極相連接，晶體管(Q2)的基極與發(fā)射極間跨接有電阻(R1)，晶體管(Q1)的基極與晶體管(Q2)的發(fā)射極間跨接穩(wěn)壓二極管(D)，穩(wěn)壓管二極管(D)兩端并聯(lián)有電容(C1)，電容(C1)兩端并聯(lián)有二極管(D1、D2)組成的二極管串，二極管(D1)兩端并聯(lián)有電阻(R3)，晶體管(Q1)的集電極與基極間跨接有電阻(R2)，晶體管(Q1)的集電極引出該組件的集電極(c)，晶體管(Q2)的發(fā)射極引出該組件的發(fā)射極(e)，晶體管(Q3)的基極引出該組件的基極(b)，二極管串(D1、D2)的中點(diǎn)引出該組件的第二發(fā)射極(e’)。
專利摘要耐壓過(guò)千伏的超高β晶體管組件,其特征為,晶體管(Q1)為共基極接法;兩只晶體管(Q2、Q3)分別為共集電極接法和共發(fā)射極接法;穩(wěn)壓管(D)將晶體管(Q1)的基極,另一晶體管(Q3)的發(fā)射極交流短路于晶體管(Q2)的集電極;電阻(R1)是晶體管(Q3)的負(fù)載;組件有一偏壓極(A);該組件c、e間的耐壓大約為晶體管(Q1)的VCBO,最高可達(dá)2200伏;而該組件的β值最高可達(dá)100000。
文檔編號(hào)H01L25/00GK2305757SQ97209498
公開日1999年1月27日 申請(qǐng)日期1997年3月26日 優(yōu)先權(quán)日1997年3月26日
發(fā)明者劉待秋 申請(qǐng)人:劉待秋, 陳培莉