Richi´s Lab

Motorola 2N1561

2N1561 Verpackung

Der 2N1561 ist ein Germaniumtransistor für Hochfrequenzanwendungen. Er 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-Druchbruchspannung 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.

 

2N1561

2N1561

Der 2N1561 befindet sich in einem TO-107-Gehäuse.

 

2N1561 Aufbau

Im Gehäuse befindet sich etwas Watteähnliches. 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 Umgebungsbedingungen schützen konnte.

 

2N1561 Die

Das Die hat die Abmessungen 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.

Um hohe Schaltfrequenzen realisieren zu können, ist eine niederohmige Basis-Kontaktierung sehr wichtig. So kommt es, dass die Basis zweifach an den rechten Pin angebunden ist, während der Emitter trotz seiner höheren Ströme mit nur einem Bonddraht auskommen muss.

 

2N1561 Die

2N1561 Die

 Der aktive Bereich des 2N1561 nimmt nur eine Fläche von 0,39mm x 0,19mm ein.

Der 2N1561 ist ein MESA-Transistor. Wie unter anderem im Rahmen der Analyse des Tesla KD501 beschrieben, sorgt bei einem MESA-Transistor das lokale Herunterätzen des Dies dafür, dass die Basis-Kollektor-Grenzfläche nicht an einer Kante mit vielen Störstellen endet, sondern ein sauberer Abschluss entsteht. Der saubere Abschluss reduziert Leckströme, die die Eigenschaften des Transistors verschlechtern könnten. Der Graben der MESA-Struktur ist ungefähr 25µm breit. 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, scheint es sich hier um einen moderneren Aufbau zu handeln. Die einfachen Legierungstransistoren besitzen dicke Basisschichten, die nur ein relativ langsames schalten ermöglichen. Für den Siemens ASY25 ist beispielsweise eine Grenzfrequenz von 0,5MHz definiert.
Im 2N1561 besteht das Substrat ziemlich sicher aus p-dotiertem Germanium, das den Kollektor darstellt. Oftmals wurde dann auf diesem p-dotierten Substrat die Basisschicht erzeugt, indem man von oben eine n-Dotierung eindiffundieren ließ. Der optischen Erscheinung nach könnte im Folgenden der Aufbau des Emitterbereichs und der Kontaktflächen in einem Prozesschritt, nämlich einem Legierunsschritt erfolgt sein. Dabei werden auf die Basisschicht nebeneinander zwei Materialien aufgebracht. Das eine eignet sich für eine p-Dotierung, das andere für eine n-Dotierung. Erhitzt man im Folgenden den Aufbau, so bildet sich unterhalb des Materials mit p-Eigenschaften innerhalb der Basisfläche ein Emitter aus, der an der Oberfläche direkt kontaktiert werden kann. Das Material mit n-Eigenschaften erzeugt gleichzeitig eine gut kontaktierbare Basiselektrode. Da bei der Herstellung sowohl ein Diffusions-, als auch ein Legierungsvorgang vorkommt, werden diese Transistoren als Diffusions-Legierungs-Transistor bezeichnet.

Die verschiedenen Schichten lassen sich optisch nicht unterscheiden. Erkennbar sind nur die Kontakte, die eine unterschiedliche Oberflächenstruktur aufweisen. Das spricht dafür, dass diese Anschlüsse wie oben beschrieben aus unterschiedlichen Materialien bestehen. Der dunkle Kreis lässt sich nicht zuordnen, eventuell handelt es sich um einen kleinen Prozessfehler oder eine Verunreinigung.

 

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