如何验证RF功率晶体管的耐用性

为证明BLF578XR是"耐用性"晶体管，将其工作频率调整到225MHz，所有相位的负载VSWR等于65.0:1，漏-源极电压设置为+50VDC，测得的静态漏极电流为40mA，进入负载的脉冲式输出功率为1200W。显然，除了半导体裸片的功能外，封装对于允许该器件在如此严重失配条件下工作也起着重要作用。该产品采用安装凸缘的陶瓷封装，在+125℃时从结点到外壳的热阻典型值为0.14K/W，在+125℃时从结点到外壳的瞬时热阻典型值为0.04K/W，因此有助于防止在严重失配条件下因反射的输出功率而导致的热量堆积。

　　经过认证的耐用性

　　飞思卡尔半导体目前自称拥有最多种类的"耐用型"硅LDMOS射频功率晶体管，该公司在认证其具有相同脉冲和连续波输出功率额定值器件时的做法非常独特，所有器件都要通过负载失配程度相当于65.0:1的VSWR或更高条件下的测试，通过测试的器件不能有损坏或性能下降。这组器件范围从型号为MRFE6VP61K25HR6的最大功率增强型LDMOS晶体管(见图)——额定脉冲式峰值输出功率为1250W(工作频率为230MHz，脉宽100μs，占空比20%)，到125W输出功率的MRF6VP8600HR6型号——主要用于从470MHz至860MHz的广播级模拟与数字电视发射机。处于两者之间的MRFE6VP5600HR6是一款LDMOS功率晶体管，可以在从1.8MHz至600MHz范围内提供600W脉冲或连续波输出功率，MRFE6VP6300HR6则是一款增强型LDMOS功率晶体管，能够在从1.8MHz至600MHz范围内提供300W输出功率。

　　MRFE6VP61K25HR6是一款增强型LDMOS晶体管，可在频率高达600MHz范围内提供1250W的额定脉冲和连续波输出功率，并且能够在负载失配相当于65.0:1的VSWR条件下正常工作。

　　与其它飞思卡尔的"耐用型"器件一样，这些晶体管经过了以下耐用性认证：在频率为230MHz、10μs脉宽和20%占空比的脉冲条件下所有相位角可承受相当于65.0:1的VSWR的负载失配。这些器件的测试是在+50VDC电源和100mA静态漏电流条件下进行的。此外，晶体管还在输入功率电平等于两倍于额定最大输入功率电平的条件下对这些器件进行了评估，结果同样完好无损。

　　这些大功率晶体管能以单端或推拉方式工作，它们实际上可工作在从30V至50V的电源下，因此具有很大的设计灵活性。封装对这些器件来说也很重要，因为在不利工作条件下，大部分输出功率将被反射进有源器件和周边的封装。

　　虽然这种判断射频功率晶体管是否真正耐用的筛选方法似乎有些过分，但许多应用：包括射频切割、CO2激光、半导体处理设备、等离子发生器和核磁共振成像(MRI)系统等等可能就要求这样的耐用性。另外，大功率发射应用，特别是天线必须经受住各种不同环境应力(如雪和冰)的应用，可能经常会遭遇严重的负载失配情况。使用一组能"经受虐待"的晶体管可以极大地延长固态发射机的工作寿命。