Der Texas Instruments 2N389 ist ein sehr alter Silizium-Leistungstransistor in einem TO-53 Gehäuse. Angeblich handelt es sich um den ersten frei verfügbaren Silizium-Leistungstransistor. In der Zeitschrift Electronic Design aus dem Jahr 1957 (Volume 5 Issue 12) wird der 2N389 als neu beworben. Das vorliegende Bauteil stammt aus dem Jahr 1966.
Der 2N389 sperrt bis zu 60V (Rbe=33Ω). Der Kollektor bietet eine Stromtragfähigkeit von mindestens 1,5A. In manchen Dokumenten werden 2A oder sogar 3A angegeben. Das Datenblatt dokumentiert einen Stromverstärkungsfaktor von 12 bis 60 und garantiert bei -55°C noch mindestens einen Faktor von 8. Der Betriebstemperaturbereich ist mit -65°C bis 200°C sehr groß (Sperrschichttemperatur). Bei 25°C Gehäusetemperatur kann der 2N389 eine Verlustleistung von 85W abführen. Die Grenzfrequenz bewegt sich im Bereich von 8MHz.
In den oberen Bereich des Gehäuses sind die Buchstaben GN eingestanzt.
Seitlich ist die Zahl 2 aufgedruckt.
Auf der Unterseite findet sich die Zahl 3. Die Bedeutung dieser Zeichen bleibt unklar.
Die Anschlusspins sind als Haken ausgeführt.
Der Aufbau innerhalb des Gehäuses erscheint für das Alter recht modern.
Das Die befindet sich auf einem Sockel und wird von dicken Bonddrähten kontaktiert.
Die Bonddrähte sind nicht direkt mit den Anschlusspins verschweißt. Dazwischen befindet sich ein Metallplättchen.
An dieser Stelle kann man deutlich erkennen, dass der Transistor mit einem dünnen Schutzlack überzogen ist. Unterhalb des Bonddrahts finden sich größere Ansammlungen dieses Lacks.
Die Kantenlänge des Dies beträgt 6,4mm. Basis- und Emitterbereiche greifen ineinander. Die Emitterkontaktierung ist etwas dicker ausgeführt. Auf der Metallisierung befinden sich kleinere Kratzer und Verschmutzungen.
Das Bondwerkzeug hat einen ungewöhnlichen Abdruck auf dem Bonddraht hinterlassen.
Der 2N389 ist ein MESA-Transistor, bei dem das Silizium am Rand so weit heruntergeätzt wird, dass eine saubere Basis-Kollektor-Kante entsteht, was die Spannungsfestigkeit erhöht.
Der Schutzlack hat nicht das komplette Die benetzt. An den Kanten liegt die Siliziumoberfläche frei.
Die Grenzfläche zwischen Basis und Emitter ist deutlich zu erkennen. An den Rändern der Metallisierung zeichnen sich Kanten ab. Es könnte sein, dass es sich um Durchbrüche durch eine schützende Oxidschicht handelt. Vielleicht machten diese Bereiche den Schutzlack nötig. Er würde Spalten zwischen Metalllage und Siliziumoxidschicht abdecken.
Die Basis-Emitter-Strecke bricht erst bei -14V durch. Das Datenblatt garantiert eine Spannungsfestigkeit von mindestens -10V. Für einen epitaxialen Transistor ist das ein hoher Wert, der auf eine für das Alter typische, relativ niedrige Dotierung hinweist. Die schwache Dotierung ist mit Sicherheit ein Grund, warum der 2N389 für verhältnismäßig hohe Junction-Temperaturen spezifiziert werden konnte.
Im oberen Bild fließen 0,1A. Die Stromverteilung erscheint gleichmäßig. Es sind keine besonderen Störstellen zu erkennen. Im unteren Bild beträgt die Stromstärke 1A.
Nimmt man die Infrarotstrahlung des Transistors bei verschiedenen Basis- und Kollektorströmen auf, so zeigen sich die Leuchteffekte, wie sie im Rahmen SF137 beschrieben sind. Hier befindet sich der Basisstrom allerdings auf der Y-Achse und der Kollektorstrom auf der X-Achse. Der große Abstand zwischen Basis- und Emitterkontaktierung erlaubt einen ungestörteren Blick auf die einzelnen Bereiche des Transistors. Ohne Kollektorstrom leuchtet nur der Basisbereich, unter dessen an der Basis-Kollektor-Sperrschicht ein Großteil der Rekombination stattfindet. Mit steigendem Basisstrom erhöht sich die Lichtstärke.
Bei hohen Basisströmen (0,2A und 0,4A) verschiebt sich mit steigendem Kollektorstrom der Leuchteffekt und damit der Großteil der Rekombination von der Basisfläche in die Emitterfläche. Der Basisstrom fließt hier nicht mehr über den Kollektor zum Emitter, sondern in der Basisschicht direkt zum Emitter. Bei einem Basisstrom von 0,4A und einem Kollektorstrom von 1A ist schön die Trennung von Basis- und Emitterfläche zu erkennen.
Bei geringen Basisströmen (0,1A) und hohen Kollektorströmen (3A) konzentriert sich der Leuchteffekt an den Kanten der Emitterfläche. Dort findet das sogenannte "current crowding" statt, das dafür sorgt, dass ein Großteil des Kollektor-Emitter-Stroms über die Kanten fließt. Der Transistor hat dabei den Bereich der Sättigung verlassen. Im Gegensatz zum SF137 erzeugt die Konzentration der Leuchtdichte hier keine Steigerung der Helligkeit.
Bei einer stärkeren Vergrößerung erscheinen die Bilder vor allem dunkler. Ansonsten sind keine weiteren Besonderheiten zu erkennen.
