Richi´s Lab

National Semiconductor 2N2894

2N2894

Der 2N2894 ist ein PNP-Transistor von National Semiconductor, der auf ein schnelles Schalten im Sättigungsbereich optimiert wurde. Hier ist die Sortierung mit dem Index A zu sehen, die noch etwas schneller ist als der 2N2894. Die A-Variante bietet eine Grenzfrequenz von mindestens 800MHz. Besonders herauszuheben ist außerdem die maximale Abschaltzeit von 25ns. Die Sperrspannung beträgt 12V. Die Stromverstärkung liegt typischerweise bei 120 (150 für den 2N2894). Der Kollektorstrom darf 200mA nicht überschreiten.

 

Discrete Databook National Semiconductor

Im Discrete Databook von National Semiconductor findet sich der Hinweis, dass der 2N2984 auf dem Prozess 64 basiert. Dabei handelt es sich um einen Prozess mit einer Gold-Dotierung. Schneller sind nur noch Transistoren aus dem Prozess 65 (unter anderem 2N4208), die dafür mit einem maximalen Kollektorstrom von 50mA deutlich weniger leistungsfähig sind.

 

Parasitic Effects in Microelectronic Circuits

Wird ein Bipolartransistor in Sättigung betrieben, so enthält er sehr viele freie Ladungsträger. Mit einer Unterbrechung des Basisstroms reduziert sich die Anzahl der freien Ladungsträgern kontinuierlich, aber relativ langsam. Solange noch freie Ladungsträger vorhanden sind, fließt weiterhin ein Kollektorstrom. Will man Bipolartransistoren aus dem Sättigungsbereich heraus schnell abschalten, so muss man zusätzliche Maßnahmen ergreifen, um freie Ladungsträger abzuleiten. Im einfachsten Fall verbindet man Basis und Emitter mit einem Widerstand, über den die freien Ladungsträger abfließen können. Derartige Verschaltungen finden sich oft in Darlingtontransistoren. Alternativ kann man den Bipolartransistor mit einer Push-Pull-Stufe ansteuern und so die freien Ladungsträger aktiv ableiten. In manchen Fälllen kann es vorteilhaft sein den Transistor nicht in Sättigung zu betreiben.

Bei der Herstellung eines Transistors kann man dessen intrinsische Abschaltzeit optimieren, indem man eine Gold-Dotierung einbringt. Die Gold-Atome bilden Rekombinationszentren, die die durchschnittliche Lebensdauer der freien Ladungsträger reduziert. Der IEEE-Artikel "Parasitic Effects in Microelectronic Circuits" beschäftigt sich mit dieser Technik. Dort wird vor allem der Einluss der Gold-Dotierung auf parasitäre Effekte betrachtet, die obige Tabelle zeigt aber auch wie sich die grundlegenden Eigenschaften verbessern.

Der Prozess C enthält eine Gold-Dotierung und kann mit dem Prozess B verglichen werden, der keine Gold-Dotierung besitzt. Beim Prozess A fehlt eine Kollektorzuleitung ("buried collector"). Die untere Tabelle zeigt die Sperrverzugszeiten der Sperrschichten der Transistoren. Die Zeiten sind mit der Gold-Dotierung deutlich kürzer. Als Nebeneffekt reduziert sich auch der Leckstrom in das Substrat, was in der oberen Tabelle dokumentiert ist. Durch die geringere Lebensdauer erreichen weniger freie Ladungsträger das Substrat.

 

2N2894 Aufbau

2N2894 Aufbau Die

2N2894 Aufbau Die

Es zeigt sich, dass die Strukturen auf dem Die der Abbildung im Discrete Databook von National Semiconductor entsprechen.

 

2N2894 Aufbau Die Analyse

Der Transistor besitzt zwei Emitterflächen. Die Geometrien könnte man folgendermaßen interpretieren: Der grüne Bereich in der Mitte enthält die n-Dotierung, die den Basisbereich darstellt. Darin befinden sich die zwei stark p-dotierten Emitterflächen, die durch die Metalllage verdeckt werden. Die orange-rote Fläche bildet den p-dotierten Kollektorbereich ab, der über eine stärkere, violette p-Dotierung niederohmig mit dem Substrat und darüber mit dem Gehäuse verbunden ist.

 

zurück
oder unterstützt mich über Patreon
Creative Commons Lizenzvertrag