Richi´s Lab

Linear Technology
LTFLU

Die LTFLU ist eine Referenzspannungsquelle, die auf eine Entwicklung von Motorola zurückgeht und Linear Technology für Fluke produziert.
Es handelt sich um einen sogenannten Ref-Amp, der grundsätzlich nur aus einem Transistor und einer Z-Diode besteht. Stellt man den Strom durch diese Kombination ideal ein, so geht der summierte Temperaturkoeffizient gegen Null, wodurch im allgemeinen auf eine aktive Temperaturregelung verzichten werden kann.

 

LTFLU Die

Das Gehäuse der LTFLU besitzt vier Pins. Fünf Bonddrähte kontaktieren das Die. Die mittig abgehenden Bonddrähte sind an das Gehäuse und damit an einen der Pins angebunden. 14 Pads ermöglichen unter anderem einen Abgleich der LTFLU mit Hilfe von sogenannten fusable Links.

In der rechten oberen Ecke befinden sich die Zeichen FLU1. An der linken Kante ist ein kaum zu erkennender Copyrightvermerk in die unteren Schichten integriert.

 

LTFLU Schaltplan

LTFLU Die

Das Die besitzt eine ganze Reihe von Transistoren, die über mehrere fusable Links in verschieden großen Gruppen abgeschaltet werden können.
Vom rot eingefärbten Bondpad aus werden die Kollektoren der Transistoren kontaktiert. Sie werden durch zwei längliche Wannen unterhalb der Transistorstrukturen dargestellt. Ein Pad und ein fusable link ermöglicht es den kompletten oberen Transistorabschnitt abzutrennen.
Das orange Bondpad stellt den Basisanschluss aller Transistoren dar und kann ebenfalls über ein Pad und einen fusable Link vom oberen Transistorenblock abgekoppelt werden.
Die Emitteranschlüsse der Transistoren (türkis) können in verschiedenen, auch kleineren Gruppen abgetrennt werden. Sie führen nicht direkt zu einem Bondpad, sondern zu den Kathoden der vier mittig angeordneten, parallel geschalteten Zenerdioden. Während die obere Transistorzeile komplett abgetrennt werden kann, trennen die fusable Links der unteren Transistorzeile nur den Emitterpfad auf.
Oberhalb der Zenerdioden verläuft das Bezugspotential, das die Anoden der Zenerdioden kontaktiert (schwarz). Das Kathodenpotential der Zenerdioden wird auf der oberen Seite des Bezugspotentials nach außen und zu einem Bondpad geführt (gelb).

An der oberen und an der unteren Kante des Dies befindet sich jeweils ein breiter Widerstandstreifen. Die Streifen sind in Reihe geschaltet und führen zu zwei Bondpads. Höchstwahrscheinlich handelt es sich um einen Heizerwiderstand. Die LTFLU bietet äußerlich keine Heizmöglichkeit. Es ist gut denkbar, dass der Heizer während des Abgleichprozesses benötigt wird, schließlich muss dabei nicht nur eine konstante Eigenschaft, sondern ein Temperaturdrift bestimmt und abgeglichen werden.
Fraglich ist nur welchen Zweck das zusätzliche Pad mit dem fusable Link in diesem Zusammenhang erfüllt.

Mittig zwischen den Zenerdioden befinden sich zwei Strukturen, die Transistoren darstellen könnten und eventuell dazu dienen das Potential des Substrats sinnvoll einzustellen.

 

LTFLU Die Zenerdioden

Die Zenerdioden sind als längliche Elemente ausgeführt. Der optischen Erscheinung nach handelt es sich wie bei den anderen Referenzspannungsquellen um subsurface oder buried Zenerdioden.
Die Anbindung der Anoden erfolgt über mehrere Durchkontaktierungen die um den Umfang der Zenerdiode angeordnet sind.
Die Kathodenkontaktierung erfolgt von unten über eine kleine Widerstandschleife. Wahrscheinlich handelt es sich um eine Symmetrierung der Stromverteilung über die vier Zenerdioden. Anscheinend kann alternativ ein zweiter Kontakt genutzt werden, der statt einer Schleife eine breitere und damit niederohmigere Zuleitung in die Schaltung einbindet.
Zwei Leitungen führen das Kathodenpotential zusätzlich nach oben und zum Bondpad in der rechten oberen Ecke.

 

LTFLU Die Transistoren

Oberhalb und unterhalb der vier Zenerdioden sind zwei Reihen mit Transistoren in das Die integriert. Die Reihen bestehen aus mehreren Segmenten, die wiederum bis zu vier Emitterstreifen enthalten.
Das mittige Transistorelement der unteren Reihe ist so aufgebaut, dass nicht nur ganze Transistorblöcke, sondern auch kleinere Teile eines Segments zu- oder abgeschaltet werden können. Es wurde sogar ein Viertel eines Emitterstreifens einzeln schaltbar ausgeführt.

Das Zu- und Abschalten der Transistoren führt zu einer unterschiedlich starken Strombelastung der aktiven Transistoren. Abhängig von der Strombelastung variiert der Temperaturkoeffizient eines Transistors. Das bedeutet wiederum, dass sich bei einem konstanten Strom über die Anzahl der Transistoren der Temperaturkoeffzient des Gesamttransistors einstellen lässt. Ideal justiert kompensiert der Temperaturkoeffzient des Transistors den Temperaturkoeffzienten der Zenerdiode, so dass die Referenzspannungsquelle auch ohne Heizer kaum durch Temperaturschwankungen beeinflusst wird. Ein weiterer Vorteil ist der Alterungsdrift, der bei beiden Elementen unterschiedlich ausfällt.

 

LTFLU Die Schutzdiode

Zwischen Basis und Emitter der Transistoren befindet sich eine Diode, die dafür sorgt, dass sich keine negativen Basis-Emitter-Spannungen aufbauen, die die Transistoren schädigen könnten.
Es wurde nicht nur eine Diode direkt zwischen Basis und Emitter eingefügt. Eine zusätzlich Diode befindet sich zwischen dem Basisanschluss und dem unteren Anschluss der Symmetrierungswiderstände.

 

LTFLU Die Fuses

Die fusable Links und der Unterschied zwischen leitenden und unterbrochenen Verbindungen sind gut zu erkennen.
Fusable Links werden während des Abgleichs durch einen definierten, relativ hohen Strom überlastet und so unterbrochen.
Fusable Links können verschieden aufgebaut werden, hier handelt es sich um eine Verjüngung einer Leitung der Metalllage. Es scheint, dass sich unterhalb der Verjüngung eine Aussparung befindet. Physikalisch wäre das logisch, da so der thermische Widerstand unterhalb der neuralgischen Stelle höher ist und die Leitung schneller zerstört wird.


LTFLU Die Aktivität

Es zeigt sich, dass fast keiner der Transistoren auf dem Die wirklich genutzt wird. Lediglich ein ganzes Element, zwei halbe und ein viertelter Emitterstreifen sind in die Schaltung eingebunden.

 

LTFLU Dieaufbau

Wie beim LM399 und beim MAC199 sitzt das Die auf einem zusätzlichen Siliziumkristall.

 

 

LTFLU Die

Das Die einer weiteren LTFLU liefert keine neuen Erkenntnisse.
Bei den beiden Dies handelt es sich um eine LTFLU-1CH und um eine LTFLU-1ACH. Ein funktionaler Unterschied zwischen den beiden ist nicht zu erkennen. Dass die optische Erscheinung eine andere ist, könnte darauf hinweisen, dass der Fertigungsprozess umgestellt wurde. Es könnte sich aber auch um einen Zufall handeln.

 

LTFLU Die Aktivität

Es zeigt sich, dass auf diesem Die noch weniger Transistorelemente in die Schaltung eingebunden wurden. Nur ein halbes Emittersegment ist bei dieser Referenzspannungsquelle aktiv.

 

LTFLU Die Detail

Der Bereich um die Zenerdioden erscheint unterschiedlich. Es handelt sich allerdings nur um eine optische Erscheinung. Die Kontaktierung erfolgt wie beim oberen Die.

 

 

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