Die obige Anzeige stammt aus der Zeitschrift Electronics (30. Mai 1974). Unitrode bewirbt darin einen schnellen Leistungsschalter für den Einsatz in Schaltreglern. Insgesamt finden sich dort acht Varianten, vier für positive Ströme und vier für negative Ströme. Die Freilaufdiode des Schaltreglers ist in diesem Baustein bereits integriert.
Das Unitrode Semiconductor Data Book von 1980 beschreibt weitere Varianten. Während 1974 nur Sperrspannungen von 60V und 80V verfügbar waren, gab es 1980 schon Varianten mit einer Sperrspannung von 100V. Bei den zulässigen Strömen konnte man zwischen 5A, 15A und 20A wählen. Die 5A- und die 15A-Varianten befinden sich in TO-66 Gehäusen mit vier Anschlusspins. Das Gehäuse dieser Typen ist isoliert. Die 20A-Variante befindet sich dagegen in einem TO-3 Gehäuse mit drei Pins. Dort ist das Gehäuse mit dem Bezugspotential verbunden. Bei einem genaueren Blick auf die Spezifikationen zeigt sich, dass die 15A-Varianten dauerhaft mit 15A belastet werden dürfen, während bei der 20A-Varianten die 20A der Spitzenstrom sind. Dauerhaft dürfen hier auch nicht mehr als 15A fließen.
In den Bauteilen befinden sich ein NPN-Leistungstransistor und ein Treibertransistor. Die Varianten für negative Lastströme nutzen NPN-Treibertransistoren und sind somit Darlington-Transistoren. Die Varianten für positive Lastströme nutzen PNP-Treibertransistoren und sind somit Sziklai-Transistoren. Alle Bausteine enthalten zusätzlich eine Freilaufdiode. In den hier zu sehenden Varianten handelt es sich um pn-Dioden. Es gibt auch Varianten mit Schottkydioden (PIC730, PIC740). Durch die Abstimmung der Transistor/Dioden-Kombination erfolgt die Kommutierung zwischen den zwei Elementen sehr störungsfrei.
Der hier zu sehende Baustein ist ein PIC647. Die Beschriftung kann man kaum mehr erkennen. Der Datecode verweist auf das Jahr 1984.
Bei der PIC600-Reihe handelt es sich um Hybridbausteine. Im TO-3 Gehäuse befindet sich ein großer Heatspreader auf dem ein Scheibe aus Berylliumoxid platziert ist. Auf der Keramikscheibe befinden sich letztlich alle aktiven Elemente.
Um die hohen Ströme übertragen zu können, führen mehrere Bonddrähte von den Anschlusspins zum Keramikträger. Die Spuren auf der Rückseite der Pins zeigen, dass die Drähte dort elektrisch verschweißt wurden. Bondvorgänge erfolgen ansonsten üblicherweise über eine Reibverschweißung.
Der PIC647 gehört zu den Sziklaitransistoren. Im oberen Bereich des Keramikträgers befindet sich der NPN-Leistungstransistor. Unterhalb des Leistungstransistor ist der deutlich kleinere PNP-Treibertransistor platziert. Die Basis-Emitter-Widerstände wurden als Dickschichtwiderstände auf dem Keramikträger aufgebracht. Im linken Bereich befindet sich die Freilaufdiode. Ein Metallblock auf dem Heatspreader ermöglicht eine Bondverbindung mit dem Gehäuse.
Der Eingangspin ist über zwei Bonddrähte mit dem Kollektorpotential des Leistungstransistors verbunden. Am Ausgangspin mussten vier Bonddrähte angebracht werden, da zwei direkt auf dem Emitter des Leistungstransistors enden und zusätzlich die Freilaufdiode zu kontaktieren war.
Die Kantenlänge des Leistungstransistors beträgt 2,7mm. Die Strukturen von Basis und Emitter sind nicht ungewöhnlich. Es fällt allerdings auf, dass sich die Transistorstrukturen nicht bis zur unteren Kante erstrecken. Im unteren Bereich befindet sich offensichtlich ein zweiter, kleinerer Transistor, der hier inaktiv ist. Anscheinend bietet das Design die Möglichkeit einen Darlingtontransistor aufzubauen. Bringt man eine anders strukturierte Metalllage auf, so kann man den kleinen Transistor als Treiber für den großen Transistor einsetzen.
Außerhalb des aktiven Bereichs endet die Basisfläche überraschend schnell.
Wo die Basisfläche kontaktiert wird, hat sich die Metallfläche verfärbt. Wahrscheinlich kam es dort zu einer starken Wärmeentwicklung. Im rechten Bereich ist deutlich eine Verfärbung des Siliziums zu erkennen. Vielleicht kam es an dieser Stelle zu einem Durchbruch.
Die Kantenlänge des Treibertransistors beträgt 0,77mm. Im oberen Bild kann man gut erkennen, dass es sich um einen Transistor mit einem sogenannten Perforated Emitter handelt. Die Basisfläche unter der Emitterfläche wird über kleine, quadratische Fenster in der Emitterfläche kontaktiert. Es handelt sich nicht um einen großen Leistungstransistor, der Basisstrom kann aber immerhin bis zu 400mA betragen.
Die Kantenlänge der Freilaufdiode beträgt 2,8mm. Hier scheint der obere rechte Bereich beschädigt zu sein.
Die Widerstände sind gewöhnliche Dickschichtwiderstände.
