Richi´s Lab

RCA 2N3055 (1983 / epitaxial)

RCA 2N3055

Dieser RCA 2N3055 wurde 1983 produziert.

 

RCA 2N3055 Aufbau

RCA 2N3055 Aufbau

Konstruktiv gleicht der Transistor dem RCA 2N3055H von 1979.

 

RCA 2N3055 Die

Im Gegensatz zu den älteren 2N3055-Modellen kam hier ein epitaktisch hergestellter Transistor zum Einsatz. Selbst der moderate Vergrößerungsfaktor lässt bereits erkennen, dass die Oberfläche im Vergleich zu den hometaxialen Transistoren äußerst glatt ist. Während bei einem hometaxialen Transistor die Oberflächenstruktur von der mechanischen Verarbeitung der Siliziumscheiben und/oder den (relativ alten) Ätzprozessen bestimmt ist, wächst bei den epitaxialen Transistoren eine Kristallschicht, die mit gut eingestellten Prozessen naturgemäß sehr homogen und gleichmäßig ist.

Als Metallisierung setzte RCA weiterhin eine Schicht Lötzinn ein, die auch zur Anbindung der Anschlussbleche genutzt wurde.

 

RCA 2N3055 Die MESA

Das Die ist mit einer Art Schutzlack überzogen. Wie im RCA transistor, thyristor & diode manual von 1971 dargestellt, besitzt der epitaktisch gefertigte Transistor eine MESA-Struktur um den Umfang.

 

RCA 2N3055 Die

Die Kontaktierung der Basis- und der Emitterfläche zeigt eine überraschende Struktur. Die ineinandergreifenden Elektroden finden sich in den meisten Leistungstransistoren und reduzieren die Widerstände auf dem Die. Auf diesem 2N3055 sind die Flächen allerdings an einigen Stellen unterbrochen. Zwischen Emitter- und Basiskontakt ist die Basisfläche unerklärlich verlängert. In der unteren rechten Ecke ist sogar eine Lötzinninsel abgebildet. Völlig unverständlich scheinen die zwei Kreise in der Emittefläche an der linken unteren Ecke des rechten Kontakts. Es könnte sein, dass die kreisförmigen Aussparungen um die Kontaktbleche Wärmefallen darstellen, die beim Kontaktieren die thermische Belastung des aktiven Bereichs reduzieren. Wie sich noch zeigen wird, dienen manche Formen aber auch dazu die Stromverteilung zu optimieren.

 

RCA 2N3055 Die Detail

Die Basis-Emitter-Sperrschicht ist relativ gut zu erkennen. In deren Nähe befinden sich sporadisch kleine Störungen, die sich nicht weiter zuordnen lassen. Unterhalb des Basiskontakts kann man erahnen, dass die Basisfläche aus zwei Bereichen aufgebaut ist. Am Rand scheint sich eine andere Dotierung zu befinden. Es könnte sich um eine erhöhte Dotierung handeln, die den Widerstand der Basiszuführung reduzieren soll.

Wo sich Lötzinnflächen befinden, wurde die Die-Oberfläche anscheinend bearbeitet, da um einige Elektroden die Reste einer rauen Struktur zu erkennen sind.

 

RCA 2N3055 Die Aufbau Detail

An der eigentümlichen Struktur in der rechten unteren Ecke ist noch einmal die abweichende Dotierung im hinteren Bereich der Basisfläche zu erkennen. Die indirekte Anbindung dieser Fläche war vermutlich notwendig, um die Stromverteilung zu optimieren. Dieser Bereich könnte ansonsten durch die kurzen Zuleitungswiderstände überlastet werden.

 

RCA 2N3055 Die Durchbruch

Betreibt man die Basis-Emitter-Sperrschicht im Durchbruchbereich, so zeigen sich zwei Stellen mit erhöhter Helligkeit. Die Helligkeit steigt und fällt an diesen Stellen relativ konstant, was für eine allgemein inhomogene Stromverteilung spricht und nicht für Störstellen, wie sie beim älteren BUX22 zu finden waren. Damit erklären sich auch die zwei auffälligen Strukturen. In der unteren rechten Ecke kommt es zu einem erhöhten Stromfluss, der mit der abgesetzten Elektrode etwas begrenzt wird. Mit dem selben Hintergrund wurden anscheinend beim Basiskontakt die zwei Kreise in die Emitterfläche eingebracht. Auch dort zeigt sich eine verstärkte Leuchterscheinung. Der erhöhten Stromdichte wirkt hier der lokal erhöhte Widerstand der Emitterfläche entgegen.

Die Durchbruchspannung der Basis-Emitter-Sperrschicht liegt bei -11V und damit merklich niedriger als der Durchschnitt der hometaxialen 2N3055-Varianten:
RCA 2N3055 (1966 / hometaxial): -18V
RCA 2N3055 (1973 / hometaxial): -15V
RCA 2N3055H (1979 / hometaxial): -19V
RCA 2N3055 (1983 / epitaxial): -11V
Die Werte der anderen 2N3055-Varianten zeigen ein ähnliches Bild:
Siemens 2N3055 (vermutlich hometaxial): -70V
ITT 2N3055 (hometaxial): -18V
Solitron 2N3055 (hometaxial): -16V
ST Microelectronics 2N3055 (epitaxial): -12V
Motorola 2N3055 (epitaxial): -11V
Motorola 2N3055I (epitaxial): -9V
Im Vergleich zu einem hometaxialen Prozess ermöglicht ein epitaxialer Prozess die Herstellung von homogeneren und feiner strukturierten Transistoren. Das wiederum erlaubt den Einsatz von höheren Dotierungskonzentrationen, die sich aber wiederum in niedrigeren Durchbruchspannungen wiederspiegeln.

 

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