Der PNP-Transistor MJ15004 ist der komplementäre Typ zum MJ15003. Die beiden Transistoren sind für den linearen Betrieb optimiert. Der MJ15004 sperrt bis zu 140V und leitet bis zu 20A (Kollektor) beziehungsweise 25A (Emitter). Über das Gehäuse mit seinem Wärmewiderstand von 0,7°C/W können bis zu 250W Verlustleistung abgeführt werden. Die Grenzfrequenz beträgt mindestens 2MHz.
Das vorliegende Modell stammt von Inchange Semiconductor, einer chinesischen Firma, die 1991 gegründet wurde. Unter den ersten Produkten waren die TO3-Transistoren der 3DD-Reihe. Es folgten unter anderem Spannungsregler aus der 78xx-Serie, einige Hochspannungstransistoren, der berühmte 2N3055 und mehrere Hochfrequenztransistoren. Später folgten MOSFETs, Leistungsthyristoren und -gleichrichter.
Zur Dokumentation lagen zwei Bauteile vor, die in der gleichen Anwendung, einer linear geregelten Spannungsversorgung, durch Oszillationen ausgefallen sind.
Im Gehäuse befindet sich ein großer Heatspreader. Das darauf befindliche Die ist mit einer weißen Vergussmasse geschützt, wie man sie in chinesischen Metallgehäusen öfter findet. Für den Emitter kam ein Bonddraht mit einem größeren Querschnitt zum Einsatz als für die Kontaktierung der Basis.
Die weiße Vergussmasse verdeckt den massiven Schaden am Transistor. Bei genauerer Betrachtung erkennt man, dass seitlich heiße Partikel ausgestoßen wurden. Diese haben sich auf dem Heatspreader und der seitlichen Gehäusewand niedergeschlagen.
An der Außenkante des Vergusses befindet sich ein dunkler Riss. Den Verfärbungen auf dem Heatspreader nach könnte dort ein Lichtbogen gebrannt haben.
Das Die mit der Kantenlänge von 6,1mm lässt sich nur schwer von dem silikonartigen Verguss befreien. Dort wo der Bonddraht das Emitterpotential kontaktiert hat, befindet sich ein Krater.
Der Stromfluss durch den defekten Transistor hat einen Krater in das Silizium geschmolzen, der sich bis zum Heatspreader erstreckt.
Nach einer weiteren Reinigung wird deutlich, dass der Transistor einen perforated Emitter besitzt. Dabei bedeckt die Emitterfläche die Basisfläche vollständig und die Kontaktierung der Basis erfolgt über runde Durchbrüche in der Emitterschicht. Die große Anzahl und großflächige Verteilung der Basiskontakte sorgt für eine sehr niederohmige Anbindung. Das ermöglicht es die freien Ladungsträger schneller auszuräumen und erhöht so die Schaltgeschwindigkeit. Weitere Vorteile sind eine niedrige Sättigungsspannung, ein auch bei steigendem Strom relativ konstanter Verstärkungsfaktor und ein vergleichsweise spät einsetzender Lawinendurchbruch (second breakdown).
Der Stromfluss über den Emitterpfad hat außerhalb des Kraters die Metalllage des Emitters aufgeschmolzen. An der unteren und der oberen Kante des Bildes kann man erkennen, dass bei den noch nicht komplett aufgeschmolzenen Leitern sich bereits die Metalllage im Bereich der runden Kontakte verformt hat.
Wie beim BUX22 finden sich überraschend viele Kanten im Bereich der Basiskontakte. Man könnte meinen, dass man nur zwei Ringe sehen dürfte, den Durchbruch durch die Passivierungsschicht und den Durchbruch durch die Emitterschicht. Anscheinend sind die Kontaktbereiche doch etwas komplexer aufgebaut. Leider finden sich zum exakten Aufbau von Transistoren mit perforated Emitter nur sehr wenig Informationen.
Verfärbungen an der Seite des Dies (gelb) zeigen, wie hoch die lokale Hitzeentwicklung war. Das hatte auch zur Folge, dass das Silizium gerissen ist (rot).
Der Riss wird ein weiteres Mal im unteren Bereich des Transistors sichtbar.
Der zweite MJ15004 ist identisch aufgebaut.
Auch hier finden sich im selben Bereich Verfärbungen auf dem Heatspreader, wo durch einen Riss im Verguss heißes Material ausgetreten ist (rot).
Entfernt man das Silikon, so zeigt sich auch hier ein massiver Schaden im Kontaktbereich des Emitters.
Im Vergleich zum oberen Transistor ist die Zerstörung hier nicht so weit fortgeschritten. Die Metalllage ist aufgeschmolzen und auch das Silizium scheint etwas gelitten zu haben, es hat sich aber kein Krater gebildet.
