Richi´s Lab

RCA 2N3055 (1966 / hometaxial)

RCA 2N3055

RCA produzierte über eine sehr lange Zeit den 2N3055. 6L stellt einen Datecode dar, wobei 6 für die letzte Zahl des Jahrgangs steht. Dem Logo nach wurde der Transistor höchstwahrscheinlich 1966 gefertigt.

 

RCA hometaxial

Mit der Zeit änderte RCA den Aufbau der 2N3055-Transistoren. Die ersten Transistoren bezeichnete man als hometaxial, zu diesen zählt sicher das vorliegende Modell. Sie wurden gefertigt, indem man einen Wafer mit einer Basisdotierung gleichzeitig beidseitig invers dotierte und so die Emitter- und Kollektorschichten generierte. Danach musste nur noch die Basisschicht zur Kontaktierung freigeätzt werden.
(Abbildung aus RCA transistor, thyristor & diode manual von 1971)

 

RCA epitaxial-base

RCA ging später dazu über den 2N3055 zusätzlich epitaktisch herzustellen, also die Basisschicht aufwachsen zu lassen. Das RCA Power Devices Data Book von 1978 beschreibt diesen 2N3055-Typ als "epitaxial-base". Laut dem RCA transistor, thyristor & diode manual von 1971 wird dabei auf ein hochdotiertes Kollektor-Substrat eine Basis-Schicht epitaktisch aufgetragen und danach in diese Schicht ein Emitter eindiffundiert. Auf diese Art hergestellte Transistoren haben den Vorteil, dass sich die Dicke der Basisschicht und die Dotierung des Emitters genauer einstellen lassen. Viele Transistoreigeschaften können so optimiert werden, der zweite Durchbruch erfolgt dadurch aber früher.
(Abbildung aus RCA transistor, thyristor & diode manual von 1971)

 

RCA hometaxial SOA

Das SOA-Diagramm des hometaxial gefertigten 2N3055 (aus dem RCA Power Transistors Data Book von 1975) wird fast nur durch den maximalen Strom (horizontale Linie), die maximale Spannung (vertikale Linie) und die maximale Verlustleistung (schräge Linien) begrenzt. Nur ein sehr kleiner Bereich jenseits einer Linie, die von 50V/5A zu 60V/3A führt, ist als "Is/b-limited" gekennzeichnet ("second breakdown"). Jenseits dieser Geraden kann der Transistor durchbrechen, obwohl weder seine maximale Sperrspannung noch sein maximaler Strom überschritten ist.

 

RCA epitaxial-base SOA

Das SOA-Diagramm des epitaktisch gefertigten 2N3055 (aus dem RCA Power Devices Data Book von 1978) ist weiter eingeschränkt. Dort beginnt der Bereich des zweiten Durchbruchs bereits jenseits der Geraden die von 40V/3A zu 60V/0,25A führt.

 

Frühe Dokumente wie das RCA Transistor Manual von 1966 bezeichnen den 2N3055 als Difussionstransistor. Das RCA Power Transistors Data Book von 1975 beschreibt den 2N3055 ausführlich als hometaxial. Das RCA Power Devices Data Book von 1978 führt dann bereits einen hometaxial und einen epitaktisch aufgebauten 2N3055. Der hometaxiale Transistor wird als "2N3055 (Hometaxial)" bezeichnet. Außerdem ist ein Hinweis abgedruckt, dass diese Variante früher als "2N3055H" bezeichnet wurde. Welche Beschriftung 1978 auf dem Gehäuse zu finden sein sollte wird nicht erwähnt.
Ein 2N3055H von RCA ist folglich sicher hometaxial aufgebaut. Ein 2N3055 ohne H kann dagegen abhängig vom Alter hometaxial oder epitaktisch hergestellt worden sein. Das hier vorliegende Modell ist augenscheinlich derart alt, dass es sich mit ziemlicher Sicherheit um einen hometaxialen Typ handeln muss.

 

RCA 2N3055 Aufbau

RCA 2N3055 Aufbau

Das Die des 2N3055 befindet sich auf einem großen Heatspreader. Die Anbindung des Dies an die Anschlusspins erfolgt nicht über Bonddrähte, sondern über Blechteile, die mit Federkontakten an den Anschlusspins befestigt und zusätzlich mit Lot fixiert sind.

 

RCA 2N3055 Die

Die Blechteile sind auf dem Die angelötet. Für den äußeren Basisanschluss stehen zwei gegenüberliegende Kontaktflächen zur Verfügung. So kann das Die auch um 180° gedreht kontaktiert werden.

 

RCA 2N3055 Die Kontaktierung

Das Die ist mit einer Schutzschicht überzogen, die hier durch die mittlerweile entstandenen Risse gut erkennbar ist. Der runde Fleck neben dem Die scheint sich durch überschüssigen Schutzlack ergeben zu haben.

 

RCA 2N3055 Die Detail

Die Emitterfläche ist etwas höher als die Basisfläche, was sich über den hometaxialen Fertigungsprozess erklären lässt. Zwischen dem äußeren Basis- und dem inneren Emitterkontakt meint man außerdem einen schmalen Graben erkennen zu können, der sich nicht ohne Weiteres erklären lässt. Die Leuchterscheinung, die sich beim Betrieb im Durchbruchbereich ergibt, zeigt, dass sich die Sperrschicht an der inneren Kante des Grabens befindet.

Die Oberfläche ist für heutige Verhältnisse sehr rau. Das ist ein Unterscheidungsmerkmal zwischen dem hometaxialen und dem epitaxialen Herstellungsprozess. Epitaktisch aufgewachsene Schichten bilden eine glatte Oberfläche, während im hometaxialen Prozess entweder die mechanisch bearbeitete Scheibe oder die geätzte Oberfläche zu sehen ist. Beide Strukturen sind naturgemäß weniger glatt.

 

RCA 2N3055 Die Detail

RCA 2N3055 Die Detail

Der Blick von oben zeigt noch einmal die Struktur der Oberfläche und den Graben.

 

 

Der Durchbruch der Basis-Emitter-Strecke erfolgt bei -18V. Lässt man oberhalb der Durchbruchspannung einen begrenzten Strom durch die Basis-Emitter-Strecke fließen, so zeigt sich wie inhomogen dieser alte Transistor noch gefertigt wurde. Der ältere BUX22 hat gezeigt, dass die Leuchterscheinungen zuerst an Störstellen auftreten. Erhöht man bei diesem 2N3055 den Strom in Sperrrichtung, so erreicht man bis 800mA nicht einmal ansatzweise eine gleichmäßige Leuchterscheinung.

 

RCA 2N3055 Die Basis-Emitter-Durchbruch

100mA

 

RCA 2N3055 Die Basis-Emitter-Durchbruch

200mA

 

RCA 2N3055 Die Basis-Emitter-Durchbruch

300mA

 

RCA 2N3055 Die Basis-Emitter-Durchbruch

400mA

 

RCA 2N3055 Die Basis-Emitter-Durchbruch

500mA

 

RCA 2N3055 Die Basis-Emitter-Durchbruch

600mA

 

RCA 2N3055 Die Basis-Emitter-Durchbruch

700mA

 

RCA 2N3055 Die Basis-Emitter-Durchbruch

800mA

 

RCA 2N3055 Die Detail

RCA 2N3055 Die Detail Basis-Emitter-Durchbruch

Der Betrieb im Durchbruch lässt einen kleinen Fertigungsfehler erkennen. An einer Stelle besitzt die Basis-Emitter-Grenzfläche eine sicherlich ungewollte Einbuchtung.

 

zurück
oder unterstützt mich über Patreon