Richi´s Lab

Motorola MJ3001 (1979)

MJ3001

MJ3001 Blockschaltbild

Der MJ3001 ist ein von Motorola produzierter Darlington-Transistor. Die maximal zulässige Sperrspannung beträgt 80V, die Stromtragfähigkeit liegt bei 10A. Der MJ3001 kann bis zu 150W ableiten. Basis-Emitter-Widerstände sorgen für ein schnelleres Abschalten der Transistoren. Eine Emitter-Kollektor-Diode dient in Halb- und H-Brücken mit induktiven Lasten als Freilaufpfad.

 

MJ3001 Aufbau

MJ3001 Aufbau

Der innere Aufbau des MJ3001 bietet wenig Überraschendes.

 

MJ3001 Die

MJ3001 Die

MJ3001 Die

Das Die des MJ3001 ist dagegen verhältnismäßig ungewöhnlich aufgebaut. Typisch für einen MESA-Transistor sind die Kanten heruntergeätzt. Mit dem gleichen Prozess wurden zusätzlich Gräben um den Treibertransistor geätzt.

 

MJ3001 Die Detail

Die geätzten Strukturen machen einen sehr sauberen Eindruck.

 

MJ3001 Die Detail

In der unteren linken Ecke meint man den Basis-Emitter-Widerstand des Lasttransistors erkennen zu können. Viele Strukturen werden aber von der Metalllage verdeckt.

 

MJ3001 Gehäuse HCL

Um mehr Details herausarbeiten zu können, muss man die Metalllage auf dem Die entfernen. Die dabei eingesetzte Salzsäure löst allerdings auch das Gehäuse auf, was zu einer recht heftigen Reaktion führt.

 

MJ3001 Die ohne Metalllage

Nach dem Auflösen der Metalllage kann man erkennen, wo sie mit der darunter liegenden Fläche verbunden ist und wie im Silizium die verschiedenen Bereiche dotiert wurden.

 

MJ3001 Die Analyse

Rechts oben kontaktiert das Basispotential den Treibertransistor T1. Das rote Material ist p-dotiert und stellt die Basisfläche dar. Auf der Basisfläche befindet sich die grüne, n-dotierte Emitterfläche des Treibertransistors. An den Rändern ist zu erkennen, dass sich die rote Basisfläche bis zum Rand erstreckt.

Die Metalllage verbindet den Emitter des Treibertransistors T1 mit der roten, p-dotierten Basisfläche des Lasttransistors T2. Auf dieser Basisfläche befindet sich die grüne, n-dotierte Emitterfläche, die von der Metalllage großflächig kontaktiert und über den zugehörigen Bonddraht nach außen geführt wird.

Der Widerstand R1, der Basis und Emitter des Treibertransistors T1 überbrückt, befindet sich in dem Steg zwischen Treiber- und Lasttransistor. Das rote Basismaterial führt vom Kontaktbereich des Treibertransistors, unter dem Emitterbereich des Treibertransistors hindurch, über den Steg zur Basis des Lasttransistors, der wiederum über die Metalllage mit dem Emitter des Treibertransistors verbunden ist. Die Strecke stellt laut Datenblatt einen Widerstand von 2kΩ dar. Um diesen hohen Widerstandswert erreichen zu können, befindet sich auf dem Steg zwischen den beiden Transistoren die grüne n-Dotierung auf der roten p-dotierten Fläche. Die n-Dotierung engt den p-dotierten Bereich ein und erhöht dessen Widerstand, es handelt sich um einen sogenannten Pinch-Widerstand.

Der Basis-Emitter-Widerstand R2 befindet sich an der linken Kante des Dies. Der relativ geringe Widerstandswert von 50Ω kann durch einen kurzen Streifen der verhältnismäßig stark n-dotierten Emitterfläche dargestellt werden. Die Basis-Metalllage kontaktiert diesen Streifen.

Die Freilaufdiode befindet sich höchstwahrscheinlich unter dem Bondbereich des Lasttransistor-Emitters. Dort zeichnet sich ein dunkleres Rechteck ab. Stellt dieses Rechteck einen Durchbruch zur Basisfläche dar, so bildet sich die gewünschte Kollektor-Emitter-Freilaufdiode zwischen der unteren Kollektorfläche und der Basisfläche aus.

Beim Darlington-Transistor SU111 sind die Basisflächen von Treiber- und Lasttransistor auf ganzer Breite des Dies miteinander verbunden. Beim SU510 wurde innerhalb des Dies ein Graben geätzt, der für eine gewisse Trennung der Basisflächen sorgt. Der MJ3001 geht diesen Weg noch ein Stück weiter und lässt nur noch einen Steg als Verbindung zwischen Treiber- und Lasttransistor.

 

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