专利名称：耐压过千伏的超高β晶体管组件的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及耐压过千伏的超高β晶体管组件。
就现有技术而言，耐压超过千伏的晶体管其β值通常不超过20；而β超过100的晶体管其耐压通常不超过200伏。实用中，为了同时获得高耐压和高β的特性，通常是将两只高耐压晶体管以达林登方式连接为一只晶体管。但是，这种晶体管的穿透电流较大，耐压比原来的晶体管稍低，β值一般不超过200，稳定性不够好，频率特性也较差。
在某些应用中，需要全面高指标的晶体管。如直接驱动静电扬声器的音频功率放大器，这种放大器的输出级要用耐压超过1500伏，频率特性好，β值尽可能高(500以上)的晶体管制作。查阅已出版的器件手册没有找到这样的器件。这表明，现有技术还不能够提供这样的晶体管。
本实用新型采用廉价易得的器件，运用特别的电路设计，旨在提供全面高指标，特别是耐压超过千伏，超高β值晶体管组件，以满足实用上的需要。
图1、2是本实用新型所述耐压千伏以上的超β晶体管组件的电路原理图；附图3则介绍了一个实施例。以下，对这些作详细的说明。
图1所示的耐压过千伏的超高β晶体管组件(1)是这样的高反压低β的NPN晶体管(Q1)的发射极与高β低反压PNP晶体管(Q2)的发射极相连高β低反压PNP晶体管(Q3)的发射极与晶体管(Q1)的基极相连，集电极与晶体管(Q2)的基级相连晶体管(Q1)的基极与晶体管(Q2)的集电极之间跨接有稳压二极管(D)晶体管(Q2)的基极与集电极之间跨接有电阻(R1)；将晶体管(Q1)的集电极作为该组件的集电极(c)晶体管(Q2)的集电极作为该组件的发射极(e)；晶体管(Q3)的基极作为该组件的基极(b)；晶体管(Q1)的基极引出该组件的偏压极(A)。
该组件主要用作集电极输出的放大器；这里，晶体管(Q1)为共基极接法，这为组件提供了高的耐压和高的稳定性；晶体管(Q2、Q3)分别为共集电极接法和共发射极接法，这为组件提供了超高的β值；稳压二极管(D)的作用是将晶体管(Q1)的基极，晶体管(Q3)的发射极交流短路于晶体管(Q2)的集电极电阻(R1)是晶体管(Q3)的负载偏压极(A)为晶体管(Q3、Q2)供电和为晶体管(Q1)提供偏压。
图2所示的耐压过千伏的超高β晶体管组件(2)是这样的高反压低β的NPN晶体管(Q1)的发射极与高β低反压NPN晶体管(Q2)的集电极相连；高β低反压NPN晶体管(Q3)的集电极与晶体管(Q1)的基极相连，发射级与晶体管(Q2)的基极相连晶体管(Q1)的基级与晶体管(Q2)的发射极之间跨接有稳压二极管(D)；晶体管(Q2)的基极与发射极间跨接有电阻(R1)；稳压二极管(D)两端并连一电容(C1)；电容(C1)两端并连有二极管(D1、D2)组成的二极管串二极管(D1)两端并连有电阻(R3)晶体管(Q1)的集电极与基极间跨接有电阻(R2)将晶体管(Q1)的集电极作为该组件的集电极(c)将晶体管(Q2)的发射极作为该组件的发射极(e)将晶体管(Q3)的基极作为该组件的基极(b)；在二极管串(D1、D2)的中点引出一根线作为该组件的第二发射极(e’)。
该组件主要用作射极跟随器这里，晶体管(Q1)为共基极接法，这为组件提供了高的耐压和高的稳定性晶体管(Q2、Q3)分别为共发射极接法和共集电极接法，这为组件提供了超高的β值稳压二极管(D)的作用是将晶体管(Q1)的基极，晶体管(Q3)的集电极交流短路与晶体管(Q2)的发射极；电阻(R1)是晶体管(Q3)的负载电阻；电阻(R2)的作用是在射随器处于静态时为晶体管(Q3、Q2)供电和为晶体管(Q1)的基极提供偏压。而其它器件(C1、D1、D2、R3)则构成一个浮动供电器，它们在射随器处于动态时共同协调发生作用。不同于通常的射随器，这里的负载特别地连接于组件(2)的第二发射极(e’)。即当组件(2)的e点电位处在负半周时，二级管(D1)关断，二极管(D2)导通，负载电流将流过二极管(D2)并对电容(C1)充电。当组件(2)的e点电位处在正半周时，二极管(D1)导通，二极管(D2)关断，在负半周被充电的(C1)为组件(2)中的晶体管(Q1)提供偏压，为晶体管(Q2、Q3)供电。电阻(R3)的作用是为了避免在极其特定的情况下，即二极管(D1、D2)同时处于截止状态时，给负载提供一个小电流的通路，以确保电路能够处于受控状态--因为反馈电阻也要接到第二发射极(e’)上。这样就解决了组件作为射随器应用时，如何对组件内部器件供电的问题。
上述每一种组件的集电极(c)发射极(e)之间的耐压实际上就是晶体管(Q1)的VCBO，就现有的器件水平而言大约可以达到2200V；每一种组件的β值实际上是晶体管(Q1)的α与晶体管(Q2)的β与晶体管(Q3)的β的乘积，就现有的器件水平而言大约可以达到100000。
组件(1)可以工作于直流状态，主要用作集电极输出的放大器；组件(2)只能工作于交流状态，其频率下限与电容(C1)的容量密切相关，它是为高压射随器用途而特别设计的一种组件。但是，这两种组件可以互补，用来制作的高压交流推挽放大器。此外，还可能有其它一些用途。
附图3是本实用新型的实施例，一种输出峰-峰值高达近3000伏的音频功率放大器的电原理图。现对此实施例作出说明很容易看出，这是一种全桥式放大器，左右完全对称。以该电路的右边这一部份为例如果，将连接于组件(2)第二发射极(e’)的这根线改接于组件(2)的发射极(e)；然后拿掉连接与组件(1)的偏压极(A)与+6V间的限流电阻(R)；并且忽略组件(2)的第二发射极(e’)与组件(1)的偏压极(A)，将组件(1)、组件(2)看成两只相同的普通晶体管同时注意到其它器件(RO、R’、R”、D’)的接法。那么，电路右边的这一部份就是一个标准的“图腾柱”式推挽放大器。“图腾柱”放大器的设计上下不对称。其输出的高对称性或高线性以放大器的高开环增益和大的反馈量为条件放大倍数为电阻(R’)与电阻(R”)的比值加1。问题在于用普通的晶体管要么，耐压够了，β值不够，开环增益达不到要求要么，β值够了，开环增益够了，耐压达不到要求。
而对附图3不作任何修改，只要组件(1)和组件(2)中的晶体管(Q1)的β值大于10，耐压VCBO高于1800V；晶体管(Q2、Q3)的β值都大于100，耐压都高于10V。那么就能对放大器施加1500V的高压电源，放大器的输出就能够以运算级的低失真水平达到2960V(峰-峰值)。
权利要求耐压过千伏的超高β晶体管组件，其特征为组件(1)中的NPN晶体管(Q1)的发射极与PNP晶体管(Q2)的发射极相连接，PNP晶体管(Q3)的发射极、集电极分别与晶体管(Q1)的基极、晶体管(Q2)的基极相连接，晶体管(Q2)的基极与集电极间跨接有电阻(R1)，晶体管(Q1)的基极与晶体管(Q2)的集电极间跨接稳压二极管(D)，晶体管(Q1)的集电极引出该组件的集电极(c)，晶体管(Q2)的集电极引出该组件的发射极(e)，晶体管(Q3)的基极引出该组件的基极(b)，晶体管(Q1)的基极引出该组件的偏压极(A)；组件(2)中的NPN晶体管(Q1)的发射极与NPN晶体管(Q2)的集电极相连接，NPN晶体管(Q3)的发射极、集电极分别与晶体管(Q2)的基极、晶体管(Q1)的基极相连接，晶体管(Q2)的基极与发射极间跨接有电阻(R1)，晶体管(Q1)的基极与晶体管(Q2)的发射极间跨接稳压二极管(D)，稳压管二极管(D)两端并联有电容(C1)，电容(C1)两端并联有二极管(D1、D2)组成的二极管串，二极管(D1)两端并联有电阻(R3)，晶体管(Q1)的集电极与基极间跨接有电阻(R2)，晶体管(Q1)的集电极引出该组件的集电极(c)，晶体管(Q2)的发射极引出该组件的发射极(e)，晶体管(Q3)的基极引出该组件的基极(b)，二极管串(D1、D2)的中点引出该组件的第二发射极(e’)。
专利摘要耐压过千伏的超高β晶体管组件,其特征为,晶体管(Q1)为共基极接法;两只晶体管(Q2、Q3)分别为共集电极接法和共发射极接法;稳压管(D)将晶体管(Q1)的基极,另一晶体管(Q3)的发射极交流短路于晶体管(Q2)的集电极;电阻(R1)是晶体管(Q3)的负载;组件有一偏压极(A);该组件c、e间的耐压大约为晶体管(Q1)的VCBO,最高可达2200伏;而该组件的β值最高可达100000。
文档编号H01L25/00GK2305757SQ97209498
公开日1999年1月27日 申请日期1997年3月26日 优先权日1997年3月26日
发明者刘待秋 申请人:刘待秋, 陈培莉