Der 2N1561 ist ein Germaniumtransistor für Hochfrequenzanwendungen. Die Grenzfrequenz beträgt laut Datenblatt 500MHz. Der 2N1561 teilt sich das Datenblatt mit dem 2N1562, dem 2N1692 und dem 2N1693. Die beiden letzteren Transistoren sind in einem größeren TO-102-Package untergebracht. Der 2N1562 und der 2N1693 scheinen schlicht schlechtere Sortierungen der beiden Gehäusevarianten zu sein.
Die zulässige Sperrspannung des 2N1561 beträgt 25V. Die Basis-Emitter-Durchbruchspannung gibt das Datenblatt mit nur 3V an. Beim 2N1562 ist sogar mit 2,5V zu rechnen. 250mA kann der Transistor dauerhaft leiten, als Spitzenstrom sind 500mA zulässig. Bei einer Umgebungstemperatur von 25°C können 250mW abgeführt werden, bevor die Junction-Temperatur über den kritischen Wert von 100°C steigt.
Der 2N1561 kam um das Jahr 1960 auf den Markt. Das vorliegende Bauteil wurde von Motorola in Phoenix, Arizona gefertigt. Die Styropor-Verpackung kann zwei der Transistoren aufnehmen.
Der 2N1561 befindet sich in einem TO-107-Gehäuse.
Im Gehäuse befindet sich etwas das an Watte erinnert. Um eine mechanische Dämpfung kann es sich kaum handeln. Wahrscheinlich soll das Material Feuchtigkeit binden. Bei Transistoren dieses Alters gab es oftmals noch keine Passivierungsschicht, die den Halbleiter vor den Umweltbedingungen schützen konnte.
Die Abmessungen des Dies betragen 0,57mm x 0,67mm. Im Vergleich zu neueren Produkten ist deutlich die schlechtere Qualität der Schnittkanten zu erkennen. Während der Vereinzelung der Dies sind an der Oberfläche Teile abgesplittert.
Der 2N1561 ist ein MESA-Transistor. Die typische MESA-Struktur ähnelt einem Tafelberg. Hier hat man darauf verzichtet den kompletten Rand des Dies herunter zu ätzen. Es befindet sich lediglich ein ungefähr 25µm breiter Graben um den aktiven Bereich des Transistors, der eine Fläche von 0,39mm x 0,19mm einnimmt. Die Form des Grabens zeigt deutlich, dass die Toleranzen des Ätzprozesses nicht unerheblich waren.
Während bei einfacheren Germanium-Transistoren, wie dem Siemens ASY25, schlicht je eine Indiumpille auf beide Seiten einer n-dotierte Germaniumscheibe aufgebracht wurde, handelt es sich hier höchstwahrscheinlich um einen diffusionslegierten Transistor. Die einfachen Legierungstransistoren besitzen verhältnismäßig dicke Basisschichten, die nur ein relativ langsames Schalten ermöglichen. Für den ASY25 ist beispielsweise eine Grenzfrequenz von 0,5MHz definiert. Bei diffusionslegierten Transistoren lässt sich die Basisweite reproduzierbar dünner einstellen, was die Grenzfrequenz merklich erhöht.
Die einfache Variante eines diffusionslegierten Transistors ist ausführlich im Rahmen des GT906 beschrieben. Hier handelt es sich aber wahrscheinlich um die zweite mögliche Bauart:
In "Transistoren - Physikalische Grundlagen und Eigenschaften" von Reinhold Paul ist der Aufbau eines diffusionslegierten Transistors dargestellt, der dem 2N1561 ähnlich sein könnte. Im Gegensatz zum GT906, wird hier in eine p-dotierte Kollektorschicht eine n-dotierte Basis eindiffundiert. Erst danach erfolgt ein Legierungsschritt, der den Emitter ausbildet und den Basiskontakt generiert. Ob wie hier dargestellt zusätzlich eine schwach dotierte Kollektorschicht epitaktisch aufgebaut wurde, lässt sich nicht sagen.
Die verschiedenen Schichten setzen sich optisch nicht ab. Erkennbar ist nur, dass die Kontakte von Basis und Emitter eine unterschiedliche Oberflächenstruktur aufweisen. Das erklärt sich durch die unterschiedlichen Materialien, die dort zum Einsatz kommen. Der dunkle Kreis auf dem Emitterkontakt lässt sich nicht zuordnen, eventuell handelt es sich um einen kleinen Prozessfehler oder eine Verunreinigung.
MESA-Strukturen finden sich vor allem in Transistoren, bei denen die Basisschicht epitaktisch aufgebaut wurde (aber auch in hometaxialen Transistoren, wie dem RCA 2N3055H). In diesen Transistoren zieht sich die Basis-Kollektor-Grenzfläche durch das komplette Die. Bei Hochfrequenztransistoren und Leistungstransistoren sind es unterschiedliche Anforderungen, die die MESA-Struktur notwendig machen. In einem Leistungstransistor, wie zum Beispiel dem Tesla KD501, sorgt die MESA-Struktur für einen sauberen Abschluss der Basis-Kollektor-Grenzfläche. Würde man auf die Nachbearbeitung verzichten, würde die Sperrschicht am Rand des Dies enden, wo das Vereinzeln der Transistoren Schäden im Kristallgitter erzeugt und Verschmutzungen einbringt. Derartige Störstellen erzeugen Leckströme und reduzieren die Spannungsfestigkeit des Transistors, was bei einem Leistungstransistor sehr unschön ist. Bei einem Hochfrequenztransistor sind saubere Basis-Kollektor-Grenzflächen ebenfalls nützlich. Der größere Nutzen ist allerdings die Reduktion der Kapazität zwischen Basis und Kollektor, die sich bei hohen Frequenzen besonders störend auswirkt. Mit dem geätzten Graben hat man beim 2N1561 die Fläche, auf der sich Basis- und Kollektorpotential gegenüberstehen, stark reduziert.
