Richi´s Lab

Tesla KD501

Tesla KD501

Der KD501 ist ein von Tesla gefertigter NPN-Leistungstransistor. Die maximale Sperrspannung beträgt 40V, der maximale Strom liegt bei 20A. Als Grenzfrequenz sind 2MHz angegeben.
Die robusten Leistungstransistoren der KD50x-Reihe waren quasi der 2N3055 des Ostblocks.

 

Tesla KD501 Package

Die Trägerplatte besitzt eine Aussparung in der der relativ massive aber niedrige Deckel befestigt ist.

 

Tesla KD501 Package Pins

Im Gegensatz zu den sonst üblicheren Anschlusspins mit einem Durchmesser von 1mm besitzt der KD501 Pins mit einem Durchmesser von 1,5mm.

 

Tesla KD501 Die coat

Das im Gehäuse enthaltene Die ist mit einer roten, silikonartigen Vergussmasse geschützt. Die Bonddrähte sind relativ massiv aufgeführt.

 

Tesla KD501 Die coat

Wie beim ST 2N3055 beschrieben kann man die Basis-Emitter-Strecke eines Transistors schadlos in den Durchbruch treiben, solange man den fließenden Strom ausreichend begrenzt. Das dabei entstehende Leuchten ermöglicht es den Aufbau des Dies unter der Vergussmasse zu erahnen.

 

Tesla KD501 Die

Es zeigt sich, dass die Vergussmasse kaum am Die und am Gehäuse anhaftet, so dass es sich relativ gut entfernen lässt.

Auf dem Die wurde ein erstaunlich großer Bereich vorgehalten, um die Basismetallisierung kontaktieren zu können.

 

Tesla KD501 Die Geometrie

Tesla KD501 Die Geometrie

Seitlich betrachtet zeigt sich, dass das Die nicht ganz plan ist. Am Rand befindet sich eine Stufe. Es handelt sich um einen sogennanten MESA-Transistor. Bei diesen Transistoren erstreckt sich die Basis-Kollektor-Strecke fertigungsbedingt bis zum Rand des Dies. Das Herausschneiden der einzelnen Dies aus einem Wafer erzeugt an diesem Rand viele Störstellen, die an dieser Grenzfläche zu hohen Leckströmen führen können. Um diese Problematik zu entschärfen, kann vor dem Schneiden der Wafer am Rand eines jeden Dies Material bis über die Basis-Kollektor-Grenzfläche hinaus abgetragen werden. Der dafür verwendete Ätzprozess hinterlässt sehr viel sauberere Kanten als sie beim Vereinzeln der Dies entstehen.

Wie beim RCA 2N3055H beschrieben, gibt es auch Fertigungsverfahren, bei denen ohne dem Herausarbeiten einer MESA-Struktur überhaupt keine Kontaktierung der Basis möglich ist.

 

 

Tesla KD501 Die glowing

Das Datenblatt gibt als maximal zulässige Basis-Emitter-Spannung -5V an. Hier erfolgt der Durchbruch ungefähr bei -10V.

 

Während der schrittweisen Erhöhung des Stroms auf ungefähr 1A kann man beobachten wie sich die leitenden Bereiche und damit die Leuchterscheinungen ausgehend von einzelnen Punkten über die ganze Basis-Emitter-Grenzfläche ausbreitet.

Tesla KD501 Die glowing

Tesla KD501 Die glowing

Tesla KD501 Die glowing

Tesla KD501 Die glowing

Tesla KD501 Die glowing

Tesla KD501 Die glowing

Tesla KD501 Die glowing

Tesla KD501 Die glowing

 

Tesla KD501 Die glowing animation

Die Zusammenfassung als animiertes GIF.

Interessant ist, dass sich teilweise der positive Temperaturkoeffzient der Durchbruchspannung zeigt. Stellt man am Netzteil eine Spannung ein, die knapp für den Durchbruch der Basis-Emitter-Strecke reicht und erhöht dann den Strom, so sperrt ab einem gewissen Punkt die Emitter-Basis-Strecke wieder. Der Grund dafür ist die mit steigender Temperatur steigende Durchbruchspannung.

 

 

Hier noch einmal derselbe Vorgang mit einer etwas dunkleren Belichtung und definierten Stromwerten:

Tesla KD501 Die glowing

~20mA

 

Tesla KD501 Die glowing

~40mA

 

Tesla KD501 Die glowing

~60mA

 

Tesla KD501 Die glowing

~80mA

 

Tesla KD501 Die glowing

~100mA

 

Tesla KD501 Die glowing

~150mA

 

Tesla KD501 Die glowing

~200mA

 

Tesla KD501 Die glowing

~250mA

 

Tesla KD501 Die glowing

~300mA

 

Tesla KD501 Die glowing

~350mA

 

Tesla KD501 Die glowing

~400mA

 

Tesla KD501 Die glowing

~450mA

 

Tesla KD501 Die glowing

~500mA

 

Tesla KD501 Die glowing

~600mA

 

Tesla KD501 Die glowing

~700mA

 

Tesla KD501 Die glowing

~800mA

 

Tesla KD501 Die glowing

~900mA

 

Tesla KD501 Die glowing

~1000mA

 

Tesla KD501 Die glowing animation

Die Zusammenfassung als animiertes GIF.

 

 

Der umgekehrte Effekt, die Umwandlung von Licht in Strom, lässt sich ebenfalls nachweisen. Eine sehr helle LED-Beleuchtung führt zu einem Stromfluss von immerhin 3mA. Der Strom über die Basis-Emitter-Strecke scheint genauso hoch zu sein wie der Strom über die Basis-Kollektor-Strecke. Die Leerlaufspannung liegt bei ungefähr 0,55V.

 

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