Die ГИ308Б (GI308B) ist eine auf Germanium basierende Tunneldiode. Das G steht für Germanium. Die folgenden zwei Zeichen zeigen für welche Anwendungen die Diode optimiert ist. I3 steht für Schaltanwendungen. Das Datenblatt erwähnt Schaltgeräte im Sub-Nanosekunden-Bereich. Die für Militäranwendung spezifizierte Variante besitzt eine 1 an der ersten Stelle der Bezeichnung: 1И308Б.
Das Datenblatt verrät bereits, dass es sich um eine MESA-Diode handelt. Der Index verweist auf eine von neun Sortierungen mit verschiedenen Kapazitäten und Scheitelspannungen. Dioden mit dem Index B bieten eine Kapazität von 0,7pF bis 2pF und eine Scheitelspannung von 70mV bis 110mV. Während die AI201G noch Anschlussfänchen hatte, kontaktiert man bei der GI308B direkt das kleine Gehäuse. Das reduziert die Induktivität, was bei Hochfrequenzanwendungen hilfreich ist. Der Durchmesser des Gehäuses beträgt lediglich 3,6mm die Höhe wird mit 1,6mm angegeben.
Die einzelnen Tunneldioden sind mit kleinen Zettelchen in Kunststofffolie eingeschweißt.
Auf dem Zettelchen erkennt man, dass dort ursprünglich ГИ308Г (GI308G) stand, was man zu ГИ308Б (GI308B) korrigiert hat. Bei der Zeichenfolge 9Iг steht der Buchstabe г für das Wort год, das Jahr bedeutet. 9I verweist auf das Jahr 1991 als Produktionsjahr. Bei alten Schreibmaschinen fehlt teilweise die Zahl 1 und man nutze den Buchstaben I stattdessen. Das X könnte für den zehnten Monat stehen.
Der Firma, zu der das Logo gehört, hat eine lange Historie und wurde in dieser Zeit mehrfach umbenannt. Zum Zeitpunkt der Herstellung war es wahrscheinlich das Moskauer Werk Nr. 311. Die Firma existiert heute noch unter dem Namen Optron.
Farbpunkte kennzeichnen die verschiedenen Sortierungen. Der grüne Punkt in Kombination mit einem schwarzen und einem weißen Punkt steht für die GI308B.
Das Gehäuse basiert auf einem Keramikzylinder. Die Enden des Zylinders verschließen Metallplättchen. Das breitere Element besteht aus zwei miteinander verlöteten Teilen. Man kann davon ausgehen, dass bei der Produktion die Diode durch das breitere Element hindurch in das Gehäuse eingebracht wurde.
Der breitere Kontakt der Tunneldiode ist glatt.
Die Lotverbindung ließ sich nicht öffnen, es lösten sich aber schließlich beide Metallelemente vom Keramikkörper. Dabei zeigt sich, dass der Halbleiter über ein dünnes Metallgitter mit dem Kontakt des Gehäuses verbunden war. Das breite Metallgitter und die Verbindung über zwei Seite sorgt für eine niedrige parasitäre Induktivität, was notwendig ist, um kurze Schaltzeiten und hohe Frequenzen erreichen zu können. Das Datenblatt gibt 0,2nH bis 0,35nH an.
Das Die hat eine Kantenlänge von 0,36mm. Das kleine, nicht ganz mittig angeordnete Element ist die eigentliche Diode. Das Metallgitter kontaktiert dieses Element. Es liegt außerdem an den Kanten auf, was die mechanische Stabilität erhöht. Die Kanten müssen folglich isolierend sein.
Das Metallgitter ist auf die Diode aufgelötet. Die Diodenstruktur ist mechanisch und thermisch sehr empfindlich. Entsprechend musste hier ein niedrig schmelzendes Lot verwendet werden.
Auf dem unteren Bild kann man bereits erahnen, dass die Diodenstruktur aus deinem größeren Element besteht, dass sich zum Substrat hin verjüngt.
Die sogenannten Diodenbibel erläutert was hier zu sehen ist (Halbleiterdioden - Leitfaden für Erwachsenen-Qualifizierung und Ausbildung im VEB Werk für Fernsehelektronik von Heinz Hornung). Bei der Herstellung einer solchen Tunneldiode wird zuerst eine sehr kleine Perle einer Metallmischung auf einen Germaniumkristall aufgebracht und einlegiert. Die Diodenbibel spricht von einer Zinn-Antimon-Arsen-Mischung. Dabei ist Zinn das Trägermaterial, Arsen der Dotierstoff und Arsen verbessert die Benetzung. Nach dem Legieren wird der Germaniumkristall selektiv elektrolytisch abgetragen. Es ergibt sich eine Pilzform, mit einem sehr kleinen pn-Übergang und einer entsprechend kleinen Sperrschichtkapazität.
Neben der kleinen aktiven Fläche ist auch eine sehr hohe Dotierung mit einem abrupten pn-Übergang notwendig, damit sich das gewünschte Tunneldioden-Effekt einstellt. Die sehr hohe Dotierung und die kleine aktive Fläche sind der Grund, warum derartige Tunneldioden auch bei kleinen Strömen bereits Schaden nehmen können. Aus diesem Grund darf man Tunneldioden zum Beispiel nicht mit einem Diodentester vermessen. Ein weiterer Schwachpunkt ist die mechanische Stabilität. Die Diodenbibel beschreibt, dass die Konstruktion deswegen mit einem Lack ausgegossen wird. Bei der GI308B war das anscheinend nicht notwendig.
Entfernt man das Gitter, so bricht auch der Pilzkopf ab und es wird der Sockel des Konstrukts sichtbar. Der Pilzkopf hatte einen Durchmesser von ungefähr 60µm. Der Durchmesser des Sockels beträgt am oberen Ende nur noch circa 10µm.
