Richi´s Lab

Fairchild µA78HGA (1985)

µA78HGA

µA78HGA

Hier ist die A-Variante des Spannungsreglers µA78HG zu sehen. Im Vergleich mit dem µA78HG von 1979 und dem µA78HG von 1980 kam hier bereits ein modernes TO-3 Gehäuse zum Einsatz. Auf der Unterseite zeichnet sich ein eingepresster Heatspreader ab. Eingepresste Heatspreader kommen bei modernen TO-3 Gehäusen selten vor. Die geschwungene Form ist sehr ungewöhnlich. Wahrscheinlich konnte man nur so die notwendige Wärmeleitfähigkeit erreichen.

 

µA78HGA Aufbau

Der Heatsdspreader ist notwendig, da die Bodenplatte der modernen TO-3 Gehäusen deutlich dünner ist und daher die Wärme nicht ausreichend auf die Kühlfläche verteilt.

 

µA78HGA Aufbau

Wie die anderen µA78HG enthält auch der µA78HGA einen Keramikträger. Beim µA78HGA kamen nur dort dickere Bonddrähte zum Einsatz, wo sie notwendig sind. Wo geringere Ströme fließen, hat man dünnere Bonddrähte eingesetzt.

 

µA78HGA Aufbau

Der Leistungstransistor gleicht optisch dem Leistungstransistor im µA78HG von 1980. Ein großer Unterschied der A-Variante ist der Shuntwiderstand Rh mit dem die Strombegrenzung dargestellt wird. Bei den µA78HG hat man dafür noch einen Leiterzug des Keramikträgers genutzt. Hier wurde dagegen ein graues Widerstandsmaterial eingesetzt.

 

µA78HGA Keramikträger

Die Nutzung des Widerstandsmaterial hat es wahrscheinlich vereinfacht den gewünschten Widerstandswert zu erreichen. Der Keramikträger muss dafür aber mit zwei Materialien beschichtet werden. Zwei Quadrate in der oberen linken Ecke zeigen wie gut das Widerstandsmaterial und die Metallschicht zueinander ausgerichtet sind.

 

µA78HGA Vergleich µA78HG

Ein direkter Vergleich des µA78HG von 1980 mit dem µA78HGA zeigt, dass das Layout komplett überarbeitet wurde. In diesem Zusammenhang hat man auch den eigentlichen Reglerbaustein um 180° gedreht.

 

µA78HGA Leistungstransistor

µA78HGA Leistungstransistor

Beim Leistungstransistor handelt es sich um den gleichen Typ wie im µA78HG von 1980.

 

µA78HGA Leistungstransistor Detail

In der unteren rechten Ecke des Transistors befindet sich eine interessante Teststruktur, mit der die Ausrichtung der Masken geprüft werden kann.

 

µA78HGA Regler Die

µA78HGA Regler Die

Die Abmessungen des integrierten Reglers betragen 1,6mm x 1,9mm. Er ist damit merklich kleiner als der Reglertyp, der im µA78HG von 1979 und im µA78HG von 1980 zum Einsatz kam (1,8mm x 1,9mm).

 

µA78HGA Regler Die Detail

Auf dem Die findet sich der Schriftzug 78DH Y. Auf den Reglern der älteren µA78HG war die Zeichenfolge 78DHZ abgebildet. Anscheinend wurden die Revisionen vom Buchstaben Z aus in Richtung A zurück gezählt.

 

µA78HGA Regler Die Vergleich µA78HG

Legt man die Revisionen Z und Y direkt nebeneinander, so wird erkennbar, dass die Schaltung im Kern die gleiche ist.

 

µA78HG Regler Schaltplan

µA78HGA Die Analyse

Bei genauerer Betrachtung zeigen sich einige kleinere Unterschiede. Im unteren rechten Bereich bietet das Testpad TEMP nun die Möglichkeit das Potential an der Basis des Transistors Q14 zu vermessen. Darüber kann man bestimmen wann der Übertemperaturschutz einsetzt. Das ist hilfreich, da diese Funktion stark von den Toleranzlangen der Widerstände abhängt.

In der Schaltung wurde ein Emitter-Widerstand beim Transistor Q14b ergänzt. Die Kapazität C1 hat man größer ausgeführt. Der Widerstand R3, der aus zwei Elementen besteht, definiert den Anteil des negativen Temperaturkoeffizienten in der Referenzspannungserzeugung. Im Gegensatz zur älteren Revision ist hier der Widerstand R3b nicht in die Schaltung eingebunden.

 

µA78HGA Regler Die Detail

In der linken unteren Ecke befinden sich einige ungenutzte Widerstände, die bei Festspannungsreglern die Rückkopplung der Ausgangsspannung passend skalieren. Hier sind es deutlich weniger Widerstände als in der vorherigen Revision. Bei manchen Widerständen sind die Enden verbreitert, so dass man deren Werte zusätzlich über eine Verschiebung des Kontakts verändern kann.

 

µA78HGA Regler Die Detail

Der Leistungstransistor, der hier als Treibertransistor dient, ist so aufgebaut wie bei vielen anderen Spannungsreglern. Das Kollektorpotential wird oben und unten zugeführt. Unterhalb der kompletten Transistorfläche befindet sich eine tiefliegende Kollektorzuleitung (buried collector). Man erkennt sie durch die etwas verwaschene Kante, die den Transistor einrahmt. Das Basispotential kontaktiert auf zwei Seiten die p-dotierte Basisfläche, die sich über dem n-dotierten Kollektor befindet.

In der Basisfläche wird mit einer n-Dotierung der Emitter erzeugt, der eine spezielle Geometrie aufweist. Zu den Basiskontakten hin läuft die Emitterfläche spitz zu. In diesem Bereich erfolgt ein Großteil der Interaktion zwischen Basis und Emitter. Da der Transistor im Linearbetrieb arbeitet, ist es wichtig, dass sich der Strom gleichmäßig auf die Emitterbereiche verteilt. Dafür sorgen die dünnen Streifen der n-Dotierung. Sie stellen Emitterwiderstände dar (Re). Die Metalllage wird nur in der Mitte kontaktiert (gelbe Bereiche). Die Sammelleitung für die Emitterströme verbreitert sich mit steigendem Strom von rechts nach links.

 

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