ОАО «Орбита»

1. «Современная электронная компонентная база на основе арсенида галлия»E-mail: snk_2009@mail.ruТел. (834) 225-46-74 ОАО «Орбита» Докладчик: Зам. технического директора по техническому развитию и инновациям С. Н. Кузнецов

2. GaAs – материал, сочетает преимущества Si (технология получения, формирование приборных структур) и SiC – широкий диапазон рабочих температур (до 250 oC), широкий диапазон рабочих частот – десятки и сотни ГГц, вполне оправданно занимает нишу между Si и SiC. Не претендуя на замену ни Si, ни SiC, GaAs позволяет достаточно технологично и относительно недорого изготавливать широкую гамму полупроводниковых приборов, начиная от самых маломощных и, заканчивая, силовыми полупроводниковыми приборами. • Быстродействие полупроводниковых приборов на GaAs на примере такого параметра как «Время восстановления обратного сопротивления» силовых диодов может составлять единицы нс без радиационной обработки.

3. Профиль концентрации примесей в GaAs p-i-n – структуре

4. Использование современного аналитического оборудования обеспечивает высококачественный анализ структуры, изготавливаемых кристаллов GaAsp-i-n– диодов (профилометр CVP 21 )

5. Электрические параметры диодов на основе GaAs(в сравнении с Si - диодами и SiC – диодами Шоттки ) * Использованы материалы передовых фирм: Кремниевые UFRED – HFA08TB60 (International Rectifier, США) SiC ДШ – IDC08S60C (Infineon, Германия) и C3D08060G (Cree, США)

6. Кристаллы диодов АД6101Б (1,4X1,4 мм, Imax=1 А) и АД6106Б (7,0X7,0 мм, Imax=50А)

7. GaAs диоды в корпусе КТ-111А-2.01

8. Электрические параметры GaAs диодов в корпусе КТ-111А-2.01 (основание корпуса - изолированное), - прямые токи – до 3 А, - прямые напряжения – не более 1,8 В на токе 3 А, - обратные напряжения – от 600 до 1000 В, - время обратного восстановления – от 20 до 60 нс, - рабочий диапазон температур – от минус 60 oCдо +250 oC, - тепловое сопротивление «Переход-корпус» – не более 80 oC/Вт 8

9. GaAs диоды в корпусе КТ-28 (ТО-220) 9

10. Электрические параметры GaAs диодов в корпусе КТ-28 (ТО-220) • - прямые токи – до 15 А, • - прямые напряжения – не более 2,0 В на токе 15 А, • - обратные напряжения – от 600 до 1000 В, • - время обратного восстановления – от 20 до 70 нс, • рабочий диапазон температур – от минус 60 oCдо +150 oC • тепловое сопротивление «Переход-корпус» – не более 15 oC/Вт 10

11. GaAs диоды в корпусе КТ-93-1 (SMD-0,5) 11

12. Электрические параметры GaAs диодов в корпусе КТ-93-1 (SMD-0,5) - прямые токи – до 15 А, - прямые напряжения – не более 2,0 В на токе 15 А, - обратные напряжения – от 600 до 1000 В, - время обратного восстановления – от 20 до 70 нс, - рабочий диапазон температур – от минус 60 oC до +250 oC, - тепловое сопротивление «Переход-корпус» – не более 10 oC/Вт 12

13. Динамические характеристики GaAs– диодов, производства ОАО «Орбита» (в сравнении с Si -быстровосстанавливающимися диодами) 1 __Jпр__ Jобр.вос. 0 Tj=25 0C Tj=125 0C Tj=150 0C -1 t, нс 0 10 20 30 40 50 60 70 80 Время обратного восстановления Si– диод (БВД) GaAs – диод (p-i-n - диод)

14. Время обратного восстановления GaAs p-i-n – диодов(IF=1 А, UR=20 В, T=25 oC)

15. Обратная ветвь ВАХ диода АД6108Б

16. Электрические параметры быстродействующих GaAs-диодов, производства ОАО «Орбита» (в сравнении с диодами на основе Siи SiC) 16

17. Разработаны быстродействующие, высоковольтные, высокотемпературные GaAs-диоды, позволяющие достигнуть в преобразовательных устройствах следующих результатов: • - малых габаритов устройств при неизменных рабочих напряжениях и токах, за счёт перехода на более высокие частоты преобразования; • - меньших потерь активной мощности, обусловленных протеканием обратных токов в GaAsдиодах; • - высокой эффективности преобразовательных устройств за счёт быстрого восстановления обратного сопротивления GaAs диодов. • Разработанные высоковольтные, высокотемпературные, быстродействующие GaAs-диоды имеют низкие значения времени trr во всём диапазоне рабочих температур кристалла (-60÷250 оС). К дополнительным достоинствам следует отнести малую ёмкость диодной структуры, слабо зависимую от обратного напряжения.

20. Испытания чипов и приборов p-i-n−GaAs диодов показали следующее: • 1 P-i-n−GaAs диоды показали высокую устойчивость к лавинному пробою (энергостойкость); • 2 P-i-n−GaAs диоды показали высокие эксплуатационные характеристики и работоспособность при температуре окружающей среды − +250oСи продемонстрировали возможность работы в экстремальных условиях (в два раза выше требований военных стандартов «Климат-7» и стандарта США − MIL- STD-883); • 3 Результаты проведённых испытаний p-i-n−GaAs диодов указывают на реальную возможность широкого применения полупроводниковых приборов на основе GaAs в области силовой, быстродействующей, высокотемпературной электроники.

21. Биполярные гетеротранзисторына основе структур AlGaAs/GaAs Резкое изменение состава на границе эмиттер-база «Сшивание» Физической структуры Плавное изменение состава на границе эмиттер-база Формирование встроенного поля в базе за счет изменения состава – уменьшение времени пролета

22. Постановка задачи Одной из актуальных задач, с научной, технико-технологической и коммерческой точек зрения, является создание высококачественных высоковольтных СВЧ-транзисторов, работающих в сантиметровом диапазоне длин волн с возможностью применения во вторичных источниках питания. Разработка и изготовление подобных быстродействующих транзисторов возможна на основе AlGaAs/GaAs – гетеротранзисторных структур.

23. ПараметрыAlGaAs/GaAsгетероструктурных n-p-n - транзисторов

24. Кристаллы AlGaAs/GaAs – гетероструктурных n-p-n - транзисторов

25. AlGaAs/GaAs – гетероструктурные n-p-n – транзисторы в корпусе КТ-111

26. Выходная ВАХ (IC(UCE)) AlGaAs/GaAs – гетероструктурного n-p-n - транзистора

27. Переключательная характеристика AlGaAs/GaAs – гетероструктурного n-p-n – транзистора(длительность импульса 1 мкс)

28. Переключательная характеристикабыстродействующего Si n-p-n – транзистора (длительность импульса 1 мкс)

29. ЗАКЛЮЧЕНИЕ Проводимые разработки позволяют существенно расширить спектр быстродействующих полупроводниковых приборов и технологий гетероструктур для современных приборов твердотельной СВЧ-электроники (биполярные гетеротранзисторы, резонансно-туннельные диоды и т. п.)

30. Спасибо за внимание