Richi´s Lab

Motorola MJ3001 (1980)

MJ3001

Der hier vorliegende Motorola MJ3001 wurde mehr als ein Jahr später als der MJ3001 von 1979 produziert. Er befindet sich in einem moderneren Blechgehäuse.

 

MJ3001 Aufbau

MJ3001 Aufbau

Auch der innere Aufbau des MJ3001 von 1980 ist moderner. Das Die befindet sich auf einem großen Heatspreader.

 

MJ3001 Die

MJ3001 Die

Das Die ist das Gleiche wie das Die im MJ3001 von 1979. Die Oberfläche ist erstaunlich stark verschmutzt. Im rechten unteren Bereich sind Kratzer auf der Metallisierung zu erkennen und in der oberen linken Ecke klafft ein beträchtliches Loch in der Metalllage.

 

MJ3001 Die Breakdown 0,03A

Auch einen Darlington-Transistor kann man im Basis-Emitter-Durchbruch betreiben (hier bei 0,03A). Der Leuchteffekt tritt oberhalb von 13V zuerst nur an der Basis-Emitter-Grenzfläche des Treibertransistors auf.

 

MJ3001 Blockschaltbild

Der Basis-Emitter-Widerstand des Lasttransistors ist derart niederohmig, dass der Spannungsabfall darüber erst bei hohen Strömen ausreicht, um die zugehörige Basis-Emitter-Sperrschicht durchbrechen zu lassen.

 

MJ3001 Die Breakdown 0,1A

Bei einem Strom von 0,1A verbinden sich langsam die einzelnen Lichtpunkte im Treibertransistor.

 

MJ3001 Die Breakdown 0,2A

Bei einem Strom von 0,2A leuchtet die Sperrschicht fast durchgehend auf.

 

MJ3001 Die Breakdown 0,5A

Bei einem Strom von 0,5A fallen ungefähr 26V über den gesamten Transistor ab und es ist eine erste kleine Leuchterscheinung im Lasttransistor zu erkennen. Geht man davon aus, dass der Spannungsabfall über den Treibertransistor mit 13V einigermaßen konstant bleibt, so bricht die Basis-Emitter-Strecke des Lasttransistors ebenfalls bei 13V durch, was soweit plausibel ist.

Der Basis-Emitter-Widerstand des Lasttransistors hat folglich einen anderen Wert als im Datenblatt spezifiziert. Bei einem Strom von 0,5A fallen nach obiger Rechnung 13V am Lasttransistor und damit an dessen Basis-Emitter-Widerstand ab. Damit ergibt sich ein Widerstandswert von ungefähr 26Ω (Datenblatt: 50Ω).

Unter einem Spannungsabfall von 13V kann man den Basis-Emitter-Widerstand des Treibertransistors mit ungefähr 7kΩ bestimmen (Datenblatt: 2kΩ). Es ist nicht verwunderlich, dass die Widerstandswerte erheblich von den Datenblattangaben abweichen. In Halbleitern abgebildete Widerstände unterliegen allgemein großen Toleranzen. Außerdem ist der exakte Widerstandswert in diesem Anwendungsfall nicht kritisch.

 

MJ3001 Die Breakdown 0,6A

Bei einem Strom von 0,6A werden die Leuchterscheinungen im Lasttransistor deutlicher und sind sehr unregelmäßig verteilt.

 

MJ3001 Die Breakdown 0,7A

Bei einem Strom von 0,7A wird die Leuchterscheinung gleichmäßiger.

 

MJ3001 Die Breakdown 0,8A

0,8A

 

MJ3001 Die Breakdown 0,9A

Auch bei 0,9A bleiben weiterhin deutliche Unregelmäßigkeiten im Lasttransistor erkennbar. Einzelne hellere Punkte sind von dunkleren Bereichen umgeben.

Durch den Treibertransistor fließen die vollen 0,9A. Durch den Basis-Emitter-Widerstand des Lasttransistors müssen 0,5A fließen, damit die Durchbruchspannung des Lasttransistors gehalten wird. Über dessen Basis-Emitter-Strecke fließen daher ungefähr 0,4A. Der geringere Strom und die größere Fläche erklären das dunklere Leuchten im Vergleich zum Treibertransistor.

 

MJ3001 Die Treibertransistor Breakdown

Ein interessanter Effekt zeigt sich beim Treibertransistor. Der Leuchteffekt stellt sich hier nicht als scharfe Linie dar, sondern eher als breiter Streifen. Die Konturen in den Ecken zeigen, dass es sich nicht nur um eine Unschärfe des Bilds handelt.

 

MJ3001 Die Treibertransistor Detail Breakdown

MJ3001 Die Treibertransistor Detail Breakdown

Die Leuchterscheinung scheint sich von der Sperrschicht aus etwas weiter in den inneren Basisbereich, als in den äußeren Emitterbereich zu erstrecken. Das würde gut zu den üblichen Dotierungkonzentrationen passen. Ein höher dotierter Emitter nimmt einen geringeren Teil der Sperrschicht ein als die niedriger dotierte Basis.

 

MJ3001 Die Lasttransistor Störstelle Breakdown

 

 

MJ3001 Die Lasttransistor Störstelle Breakdown

MJ3001 Die Lasttransistor Störstelle Breakdown

Die Sperrschicht des Lasttransistors enthält wie der ältere BUX22 von ST Microelectronics sichtbare Störstellen, an denen der Lawinendurchbruch zuerst einsetzt. Bei höheren Strömen machen sich die Störstellen zusätzlich durch eine dunkle Umgebung bemerkbar, da sie diesen Bereichen den Strom entziehen.

 

MJ3001 Die Lasttransistor Störstelle Breakdown

Die Störstelle ist ungefähr 4µm groß.

 

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