Richi´s Lab

Werk für Fernsehelektronik VQB17

WF VQB17

WF VQB17

Das Werk für Fernsehelektronik Berlin produzierte Ziffern- und Zeichenanzeigeröhren. Später wurde das Portfolio auf Leuchtdioden-Anzeigen umgestellt. Die VQB17 ist eines von vielen Modellen. Es handelt sich um eine rote 7-Segmentanzeige mit gemeinsamer Kathode. Der Buchstabe F quantifiziert die Lichtausbeute. Das Datenblatt gibt für die VQB17 einen sehr weiten Bereich von 230 bis 1170µC an (bei 10mA). T3 steht für den Produktionszeitraum März 1985. Die Leuchtdioden erlauben einen dauerhaften Stromfluss von 20mA, kurzzeitig sind 150mA möglich. Die Flusspannung liegt bei 2,6V (10mA), die Sperrspannung darf 4V nicht überschreiten.

Seitlich ist bereits zu erkennen, dass sich im roten Gehäuse eine Trägerplatte befindet, die einen hellen Block trägt.

 

WF VQB17

Auf der Unterseite dichtet ein Vergussmaterial den Innenraum ab.

 

WF VQB17 Aufbau

Der weiße Block ist ein Lichtschacht, der das Licht lenkt und formt. Die schwarz eingefärbte Oberfläche verbessert den Kontrast. Eine darüber liegende, mattierte Folie sorgt für eine gleichmäßige Leuchtdichte in jedem Segment.

 

WF VQB17 Aufbau

Der Lichtschacht besitzt eine strukturierte Oberfläche, was höchstwahrscheinlich das optische Verhalten weiter verbessert.

 

WF VQB17 Lichtformer

Am Boden des Lichtschachts sind bereits die Leuchtdioden-Dies mit ihren Bonddrähten zu erkennen. Im mittleren Segment liegt kaum erkennbar ein zusätzlicher Bonddraht auf der linken Metallfläche. Hierbei handelt es sich wahrscheinlich um einen Überrest aus der Produktion.

Der Lichtschacht besitzt zwei Punkte, so dass er auch um 180° gedreht aufgesetzt werden kann. Aktiv ist nur der rechte untere Punkt.

 

WF VQB17 Trägerplatine

Zwei Kunststoffstiften verankern den Lichtschacht in der Grundplatte.

An den Anschlusspins ist kein Lötzinn zu erkennen. Die große Passgenauigkeit und die Unregelmäßigkeit an den Rändern der Durchkontaktierungen zeigen, dass es sich um sogenannte Pressfit-Kontakte handelt. Diese stellen die mechanische und elektrische Verbindung alleine durch das Einpressen dar.

Die Kontaktflächen der Dies und Bonddrähte sind relativ groß ausgeführt. Für eine saubere Platzierung der Dies befinden sich auf den relevanten Flächen zwei Einkerbungen. Die relativ großen Flächen verbessern vermutlich die Entwärmung der Leuchtdioden.

In der linken oberen Ecke wurde ein A abgebildet, das sich nicht weiter zuordnen lässt.

 

WF VQB17 Leuchtdiode Die

Die Kantenlänge der Leuchtdioden-Dies beträgt 310µm. Der Tropfen am Bonddraht zeigt deutlich, dass der Aufbau abschließend mit einer Art Schutzlack überzogen wurde.

Im Datenblattkopf steht die Zeichenfolge "GaA/As", gemeint war vermutlich GaAlAs. Gallium-Alluminium-Arsen ist eine gängige Mischung um rote Leuchtdioden darzustellen.

 

WF VQB17 Leuchtdiode Die

Einer der Bonddrähte ist nicht ganz optimal verlegt. Entweder gab es hier Probleme mit dem Bondprozesses oder der Bonddraht verformte sich beim späteren Handling der Baugruppe.

 

WF VQB17 Leuchtdiode Die

Das Die besitzt am Rand eine MESA-Struktur. Der innere Aufbau ist nur schwer zu erkennen. Innerhalb der MESA-Struktur setzt sich ein dunkleres Quadrat ab. Üblicherweise wird die MESA-Struktur dort eingearbeitet, wo die pn-Grenzfläche die Oberfläche des Dies erreicht, um dortige Störstellen zu beseitigen. Das dunklere Quadrat dürfte folglich kein Bestandteil der aktiven pn-Grenzfläche sein. Höchstwahrscheinlich handelt es sich um eine hochdotierte Kontaktfläche, die die Stromleitung in den Halbleiter verbessert. Zum einen reduziert eine sehr starke Dotierung den Widerstand am Kontakt, zum anderen verhindert sie die Ausbildung eines Shottky-Übergangs, dessen zusätzliche Diodenkennlinie sich negativ bemerkbar machen würde.

Der Kontaktierungsbereich ist relativ klein gehalten, so dass er den aktiven Bereich möglichst wenig abschattet.

 

WF VQB17 Leuchtdiode Die Licht

Der Leuchteffekt scheint sich über die komplette Oberfläche des Dies zu erstrecken. Man kann allerdings nicht sicher sagen welche Bereiche tatsächlich Licht ausstrahlen und welche nur über Lichtleitung durch das Halbleitermaterial und den Schutzlack aufleuchten. Die Ecken bleiben wahrscheinlich dunkel, weil dort der Schutzlack am dünnsten ist.

 

WF VQB17 Leuchtdiode Die Licht

Seitlich betrachtet wird noch deutlicher, dass der Schutzlack das Licht stark streut. Sogar der Bereich um den Ball des Bonddraht leuchtet auf.

Der Stromfluss beträgt hier 4mA.

 

WF VQB17 Leuchtdiode Die Licht

Eine Reduktion der Belichtungszeit bringt keine weiteren Erkenntnisse.

 

WF VQB17 Leuchtdiode Die Licht

Ab 5µA ist durch die Kamera ein erster Leuchteffekt zu erkennen. Darunter überwiegt anscheinend der Leckstrom.

 

WF VQB17 Leuchtdiode Die Durchbruch

Legt man an eine der Leuchtdioden eine negative Spannung an, so erfolgt bei -12V der Durchbruch der Sperrschicht. Auch in diesem Arbeitspunkt stellt sich ein Leuchten ein, das allerdings bedeutend schwächer und inhomogener ist. Der Stromfluss beträgt hier 0,5mA.

 

WF VQB17 Leuchtdiode Die Durchbruch

Mit einem Stromfluss von 1,5mA verstärken sich die Leuchteffekte merklich.

 

WF VQB17 Leuchtdiode Die Durchbruch

Bei 2,5mA erhöht sich die Lichtausstrahlung noch minimal.

Durch den verhältnismäßig hohen Spannungsabfall und die geringere Lichtausstrahlung erzeugt bereits ein niedriger Strom so viel Verlustleistung, dass die Leuchtdiode schnell Schaden nimmt.

 

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