Sanken Electric ist eine alte japanische Firma, die vor allem für ihre extrem robusten Leistungstransistoren bekannt ist.
Der hier vorliegende 2SC2922 stammt aus einem McCrypt PA-940 Verstärker. Es handelt sich um einen NPN-Transistor mit recht beeindruckenden Werten:
Maximale Kollektor-Emitter-Spannung: 180V
Maximaler Kollektorstrom: 17A
Maximaler Basisstrom: 5A
Maximale Verlustleistung: 200W
Grenzfrequenz: 50MHz
Gleichstromverstärkung: 50-100
Der 2SC2922 kann Gleichstromverstärkungen im Bereich zwischen 30 und 180 darstellen. Der Buchstabe in der dritten Zeile der
Beschriftung gibt an welche Verstärkung beim jeweiligen Transistor zu erwarten
ist. Ein Y steht für einen Bereich zwischen 50 und 100. Höchstwahrscheinlich
werden die Transistoren bei der Herstellung sortiert und entsprechend beschriftet.
Die eigentümliche Gehäuseform, die ihren Teil zur hohen maximal möglichen Verlustleistung beiträgt, lautet MT-200.
Der verhältnismäßig hohe Preis, der für Sanken-Transistoren aufgerufen werden kann, führte dazu, dass auch immer wieder Fälschungen im Umlauf sind.
Passend zu den hohen Leistungswerten befindet sich ein großes Die im Package. Das spricht dafür, dass es sich um ein Originalteil handelt.
Interessant ist, dass das Die nicht direkt
auf dem Heatspreader befestigt ist, sondern sich auf einem zweiten Metallteil
befindet, dass an ein "normales" TO-Package erinnert und gleichzeitig den
Kollektoranschluss darstellt.
Es wäre denkbar, dass das MT-200-Package ein Update eines gängigen, kleineren Packages darstellt. Das Die würde
dann immer auf die gleichen kleinen Heatspreader gelötet, um später je nach
Bedarf darunter noch den großen Heatspreader anzubringen. Vielleicht ging es
dabei aber nicht einmal um maximale Variabilität, sondern nur darum
Fertigungsstraßen nutzen zu können, die für kleinere Packages konstruiert
wurden.
Die Reste der Bonddrähte zeigen, dass der Basisanschluss mit einem Bonddraht, der Emitter mit zwei Bonddrähten angebunden wurde.
Die Fächerstruktur der Metalllage sorgt
dafür, dass sowohl der Emitter als auch die Basis des Transistors möglichst niederohmig an die Bonddrähte angebunden sind.
Es sind deutlich die vielen
Durchkontaktierungen zwischen der Metalllage und den darunter liegenden
Schichten zu erkennen.
Die Basis-Emitter-Grenzfläche des 2SC2922 befindet sich nicht zwischen den Metallelektroden, wie es bei vielen Leistungstransistoren üblich ist. Vielmehr ist auf dem Die ein, hier bläulich dargestelltes, Gitter zu erkennen, das an die Basiselektrode angeschlossen zu sein scheint und 76 einzelne Bereiche abgrenzt.
Die Nahaufnahme bestätigt den ersten Eindruck. Die Basis bildet ein Gitter, das die einzelnen Emitterflächen dem Anschein nach voneinander isoliert.
Auf den ersten Blick könnte man meinen, dass hier ein sogenannter "Perforated Emitter" abgebildet wurde, wie er unter anderem im BUX22 zu finden ist. Auf dem Die befinden sich aber nicht nur Basis-Durchbrüche, sondern ein ganzes Basis-Gitter. Diese Struktur wird als "Multi Emitter" bezeichnet. Im Rahmen der Analyse des 2N3553 ist eine schematische Darstellung abgebildet. Sowohl der perforated Emitter als auch der Multi-Emitter sorgen für niedrige Zuführungswiderstände zum aktiven Basisbereich. So lassen sich freie Ladungsträger schnell ausräumen, was das Schaltverhalten beschleunigt. Der 2SC2922 weist entsprechend eine für seine Leistung verhältnismäßig sehr hohe Grenzfrequenz von 50Mhz auf.
Das Basis-Gitter teilt den aktiven Bereich in eine Parallelschaltung von 76 Transistoren. Bei Leistungs-MOSFETs ist das ein gängiger Aufbau. Bei Bipolartransistoren kann eine solche Parallelschaltung aber zu Problemen führen. Der negative Temperaturkoeffizient der Basis-Emitter-Spannung führt üblicherweise dazu, dass der heißeste Transistor am meisten Strom tragen muss. Das heizt wiederum diesen Transistor weiter auf, was den Strom noch weiter erhöht und letztlich zur thermischen Zerstörung führt. Um dieses Phänomen zu unterdrücken, kann man die einzelnen Emitter über jeweils einen integrierten Emitterwiderstand zum gemeinsamen Emitteranschluss zusammenführen. Auch die geometrische Form des Emitters kann für eine gleichmäßigere Stromverteilung optimiert werden.
