Couverture ElectroniqueS n°127

Les derniers transistors de puissance LdMos de l'américain Freescale atteignent des puissances exceptionnelles de 600 W en continu et 1 kW en crête grâce la montée en tension à 50 V. Alors que les yeux des utilisateurs sont actuellement fixés en matière d'amplificateurs de puissance radiofréquences sur les performances de l'arséniure de gallium et l'avènement des modèles en nitrure de gallium, comme en témoigne le dernier salon EuMW qui s'est tenu à Munich (voir EI 656), le silicium ne s'avoue pas battu dans ce domaine. Le fabricant américain de semiconducteurs Freescale vient ainsi de présenter, lors de son Freescale Technology Forum, un ensemble de transistors de puissance en technologie LdMos pour applications radiofréquences dont les niveaux de puissance s'avèrent exceptionnels, dépassant même la limite de 1 kW. Destinés aux applications industrielles, scientifiques ou médicales fonctionnant en mode pulsé, ces transistors, offriraient, grâce à la plate-forme technologique LdMos VHV6 introduite en juin dernier par le fabricant, non seulement des puissances élevées, mais aussi des gains et des rendements exceptionnels du fait de la tension de fonctionnement de 50 V. Par rapport aux modèles 28 V classiques, ces transistors permettent d'opter pour des réseaux de polarisation améliorant le rendement et d'atteindre des densités de puissance théoriquement en rapport au carré des tensions et en pratique deux fois plus élevées que pour les précédentes générations de transistors. Et comparé aux transistors Mos verticaux, le gain serait de 10 dB supérieur et le rendement de drain de dix à douze points supérieur. Ainsi les modèles MRF6VP21KH et MRF6VP41KH sont destinés aux applications de transmission, de sécurité ou d'émission en mode pulsé, avec une puissance crête de 1 kW. Le premier transistor 1 kW en boîtier céramique à cavité airLe premier est conçu pour fonctionner entre 10 MHz à 235 MHz et fournit 1 kW de puissance à 225 MHz sur des impulsions d'une largeur de 100 µs avec un rapport cyclique de 20 %. Ce transistor en configuration push-pull est caractérisé par un gain de 24 dB et un rendement au niveau drain de 65 %. Le second couvre la plage de fréquences allant de 10 MHz à 450 MHz. Il atteint une puissance de 1 kW à la fréquence de 450 MHz, toujours sur des impulsions d'une largeur de 100 µs avec un rapport cyclique de 20 %. Son gain s'élève à 20,5 dB pour un rendement de drain de 64 %. Le troisième transistor de cette famille est, quant à lui, conçu pour des applications nécessitant une puissance continue. Référencé MRF6VP2600H, il atteint les 600 W en continu à 225 MHz et couvre la plage de fréquence de 10 MHz à 250 MHz. La puissance maximum de ce transistor en émission OFDM DVBT pour une application TV atteint 125 W avec un gain de 25,8 dB, un rendement de 29 % et une fuite dans des canaux adjacents de 4 MHz de - 61 dBc typique. Tous ces transistors de puissances sont encapsulés en boîtier céramique métal à cavité air avec des ailettes de refroidissement permettant d'atteindre une résistance thermique de 0,03°C/W. Ils complètent les modèles de 150 W et 300 W en boîtier plastique qu'avait annoncé Freescale l'an passé et dont la résistance thermique est de 0,24°C/W. L'ensemble permet de réaliser un bloc élémentaire d'amplification de 2 kW avec un gain de 50 dB en utilisant seulement deux étages et trois transistors – un 10 W au premier étage et deux 1 kW en second. Un tel bloc remplace une solution actuelle 2,4 kW/45 dB ne nécessitant pas moins de onze transistors sur trois étages, dont huit transistors 300 W d'un gain de 15 dB en parallèle sur le dernier étage. La différence entre les deux blocs se fait non seulement sur la réduction du nombre de composants mais également sur la baisse des pertes des réseaux d'association (0,2 dB seulement contre 0,7 dB), sur l'amélioration du rendement et de la thermique (ce qui permet d'employer des dissipateurs beaucoup plus petits) et sans doute, à terme, sur le niveau de fiabilité qui peut être crucial en matière de transmission télévisuelle. Par ailleurs, la technologie VHV6 permet d'intégrer sur la puce des éléments de protection contre les décharges électrostatiques qui facilitent selon la société l'assemblage des composants sur les lignes de production sans limiter l'excursion en tension de la grille qui peut aller de - 6 V à + 10 V, contre - 0,5 V à + 11 V pour les produits précédents. Les trois transistors de puissance sont en échantillonnage et la production devrait être qualifiée d'ici à la fin de l'année. *cf lexique page 54

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