Richi´s Lab

Gleichrichterwerk Stahnsdorf SU111

SU111

Der SU111 ist ein im Gleichrichterwerk Stahnsdorf produzierter Darlington-Leistungstransistor. Er sperrt bis zu 400V, leitet dauerhaft bis zu 10A und 15A kurzzeitig. Als Verlustleistung sind bis zu 120W zulässig.

 

SU111 Aufbau

Der SU111 enthält zwei Basis-Emitter-Widerstände, die einen Abflusspfad für freie Ladungsträger in den Transistoren darstellen und so das Abschalten beschleunigen. Eine Diode zwischen Emitter und Kollektor dient in Halb- und H-Brücken als Freilaufdiode für induktive Lasten.

 

SU111 Aufbau

SU111 Aufbau

Der eigentliche Transistor befindet sich auf einem relativ hohen Sockel und ist mit einem roten Verguss geschützt. Basis- und Emitterbonddraht sind mit unterschiedlichen Querschnitten ausgeführt. Der Sockel scheint Einkerbungen zu besitzen. Es könnte sein, dass diese Kerben dazu dienten während der Fertigung überflüssiges Lötzinn abzuleiten.

 

SU111 Die

Der silikonartige Verguss haftet kaum und lässt sich ohne Einsatz von Lösungsmitteln entfernen.

 

SU111 Die

Im oberen Bereich des Dies trifft das Basispotential beim Treibertransistor ein. Das Emitterpotential des Treibertransistors leitet die Metalllage nach unten, wo es das Basispotential des Lasttransistors darstellt. Im unteren Bereich wird der Emitter des Lasttransistors kontaktiert.

 

SU111 Die MESA

SU111 Die MESA

Um den Umfang des Dies sorgt ein geätzter Graben für eine saubere Außenkante der Basis-Kollektor-Sperrschicht. Der Ätzvorgang hat auch die direkte Umgebung merklich angegriffen.

 

SU111 Die Detail

Die Emitterflächen verjüngen sich zu den Seiten hin in Stufen.

 

SU111 Die ohne Metalllage

Entfernt man die Metalllage, so zeigen sich weitere Details.

 

SU111 Die ohne Metalllage Detail

SU111 Die ohne Metalllage Detail

 Es zeichnen sich Konturen ab, die von der Metalllage verdeckt waren. Mit diesen Konturen kann man abschätzen wie der SU111 aufgebaut ist.

 

SU111 Die ohne Metalllage Interpretation

Unter und um den Emitterbereich des unteren Lasttransistors T2 befindet sich dessen Basisschicht. Unter der Emitter-Metalllage des Lasttransistors befindet sich innerhalb der Emitterfläche ein Ausschnitt, der zusätzlich eine Verbindung zur Basisschicht schafft. Dieser Bereich stellt den Basis-Emitter-Widerstand des Lasttransistors und die Freilaufdiode dar.

Die Emitterfläche des oberen Treibertransistors T1 befindet sich im äußeren Bereich des Dies und umfasst ein Stück weit die Basisfläche des Lasttransistors. Die Metalllage verbindet die beiden Bereiche. Die obere Insel der Metalllage kontaktiert die Basisfläche des Treibertransistors, die sich dort an der Oberfläche befindet. Wo der Basisbonddraht aufgeschweißt war, befindet sich ein Quadrat, das höchstwahrscheinlich aus dem Emittermaterial besteht.

 

SU111 Die Aufbau

Ein vertikaler Schnitt durch die Mitte des Dies dürfte ungefähr diese Schichtfolge zu Tage fördern (Abmessungen nicht maßstabsgetreu).

 

SU111 Die Aufbau

Fließt ein Strom in die Basis des Transistors T1, so lässt er dort einen Kollektor-Emitter-Strom fließen. Den Emitterstrom des Transistors T1 leitet die Metalllage in den Basisbereich des Transistors T2, der in der Folge den Laststrom fließen lässt. Die Basisbereiche der beiden Transistoren sind miteinander verbunden, der Abstand bringt aber einen gewissen Widerstand mit sich. Dieser Widerstand dient als Basis-Emitter-Widerstand für den Treibertransistor T1 und verhindert, dass zu viel des in den SU111 eingespeisten Basisstroms in den Lasttransistor T2 fließt.

Die invers dotierte Fläche unter der Basis-Metalllage des Transistors T1 wirkt sich nicht direkt auf die Funktion aus. Vielleicht drosselt die Fläche den Basisstrom etwas, um eine direkte Durchsteuerung des Lasttransistors T2 zu verhindern.

Die Emitter-Metalllage des Lasttransistors T2 verbindet den Emitter mit einem Ausschnitt des Basisbereichs. Diese Verbindung erfüllt zwei Aufgaben. Sie stellt den Kontakt zum Basis-Emitter-Widerstand des Lasttransistors dar und bildet die gewünschte Diodenstrecke zwischen Emitter und Kollektor des Lasttransistors ab.

 

SU111 Die Aufbau

Wird der SU111 abgeschaltet, so fließen die freien Ladungsträger des Treibertransistors T1 über den Widerstand R1 ab. Zu diesem Strom addiert sich der Strom aus den freien Ladungsträgern des Lasttransistors T2 und der Gesamtstrom fließt über den Widerstand R2 zum Emitter des SU111 hin ab.

 

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