Die LTFLU ist eine Referenzspannungsquelle, die auf eine Entwicklung von Motorola
zurückgeht und Linear Technology für Fluke produziert.
Es handelt sich um einen sogenannten Ref-Amp, der grundsätzlich
nur aus einem Transistor und einer Z-Diode besteht. Stellt man den Strom durch
diese Kombination ideal ein, so geht der summierte Temperaturkoeffizient gegen Null,
wodurch im allgemeinen auf eine aktive Temperaturregelung verzichten werden
kann.
Das Gehäuse der LTFLU besitzt vier Pins. Fünf Bonddrähte kontaktieren das Die. Die mittig abgehenden Bonddrähte sind an das Gehäuse und damit an einen der Pins angebunden. 14 Pads ermöglichen unter anderem einen Abgleich der LTFLU mit Hilfe von sogenannten fusable Links.
In der rechten oberen Ecke befinden sich die Zeichen FLU1. An der linken Kante ist ein kaum zu erkennender Copyrightvermerk in die unteren Schichten integriert.
Das Die besitzt eine ganze Reihe von Transistoren, die über mehrere fusable Links in
verschieden großen Gruppen abgeschaltet werden können.
Vom rot eingefärbten
Bondpad aus werden die Kollektoren der Transistoren kontaktiert. Sie werden
durch zwei längliche Wannen unterhalb der Transistorstrukturen dargestellt. Ein
Pad und ein fusable link ermöglicht es den kompletten oberen
Transistorabschnitt abzutrennen.
Das orange Bondpad stellt den Basisanschluss
aller Transistoren dar und kann ebenfalls über ein Pad und einen fusable
Link vom oberen Transistorenblock abgekoppelt werden.
Die Emitteranschlüsse
der Transistoren (türkis) können in verschiedenen, auch kleineren Gruppen abgetrennt
werden. Sie führen nicht direkt zu einem Bondpad, sondern zu den Kathoden der
vier mittig angeordneten, parallel geschalteten Zenerdioden. Während die obere
Transistorzeile komplett abgetrennt werden kann, trennen die fusable Links der
unteren Transistorzeile nur den Emitterpfad auf.
Oberhalb der
Zenerdioden verläuft das Bezugspotential, das die Anoden der Zenerdioden
kontaktiert (schwarz). Das Kathodenpotential der Zenerdioden wird auf der oberen
Seite des Bezugspotentials nach außen und zu einem Bondpad geführt (gelb).
An der oberen und an der unteren Kante des Dies befindet sich jeweils ein
breiter Widerstandstreifen. Die Streifen sind in Reihe geschaltet und führen zu
zwei Bondpads. Höchstwahrscheinlich handelt es sich um einen Heizerwiderstand.
Die LTFLU bietet äußerlich keine Heizmöglichkeit. Es ist gut denkbar, dass der
Heizer während des Abgleichprozesses benötigt wird, schließlich muss dabei nicht
nur eine konstante Eigenschaft, sondern ein Temperaturdrift bestimmt und
abgeglichen werden.
Fraglich ist nur welchen Zweck das zusätzliche Pad
mit dem fusable Link in diesem Zusammenhang erfüllt.
Mittig zwischen den Zenerdioden befinden sich zwei Strukturen, die Transistoren darstellen könnten und eventuell dazu dienen das Potential des Substrats sinnvoll einzustellen.
Die Zenerdioden sind als längliche Elemente ausgeführt. Der optischen Erscheinung nach handelt
es sich wie bei den anderen Referenzspannungsquellen um subsurface oder
buried Zenerdioden.
Die Anbindung der Anoden erfolgt über mehrere
Durchkontaktierungen die um den Umfang der Zenerdiode angeordnet sind.
Die
Kathodenkontaktierung erfolgt von unten über eine kleine Widerstandschleife.
Wahrscheinlich handelt es sich um eine Symmetrierung der Stromverteilung über
die vier Zenerdioden. Anscheinend kann alternativ ein zweiter Kontakt genutzt
werden, der statt einer Schleife eine breitere und damit niederohmigere
Zuleitung in die Schaltung einbindet.
Zwei Leitungen führen das Kathodenpotential
zusätzlich nach oben und zum Bondpad in der rechten oberen Ecke.
Oberhalb und unterhalb der vier Zenerdioden sind zwei Reihen mit Transistoren
in das Die integriert. Die Reihen bestehen aus mehreren Segmenten, die wiederum
bis zu vier Emitterstreifen enthalten.
Das mittige Transistorelement der
unteren Reihe ist so aufgebaut, dass nicht nur ganze Transistorblöcke, sondern
auch kleinere Teile eines Segments zu- oder abgeschaltet werden können. Es
wurde sogar ein Viertel eines Emitterstreifens einzeln schaltbar ausgeführt.
Das Zu- und Abschalten der Transistoren führt zu einer unterschiedlich starken Strombelastung der aktiven Transistoren. Abhängig von der Strombelastung variiert der Temperaturkoeffizient eines Transistors. Das bedeutet wiederum, dass sich bei einem konstanten Strom über die Anzahl der Transistoren der Temperaturkoeffzient des Gesamttransistors einstellen lässt. Ideal justiert kompensiert der Temperaturkoeffzient des Transistors den Temperaturkoeffzienten der Zenerdiode, so dass die Referenzspannungsquelle auch ohne Heizer kaum durch Temperaturschwankungen beeinflusst wird. Ein weiterer Vorteil ist der Alterungsdrift, der bei beiden Elementen unterschiedlich ausfällt.
Zwischen Basis und Emitter der Transistoren befindet sich eine Diode, die
dafür sorgt, dass sich keine negativen Basis-Emitter-Spannungen aufbauen, die
die Transistoren schädigen könnten.
Es wurde nicht nur eine Diode direkt zwischen Basis und Emitter eingefügt. Eine zusätzlich
Diode befindet sich zwischen dem Basisanschluss und dem unteren Anschluss der
Symmetrierungswiderstände.
Die fusable Links und der Unterschied zwischen leitenden und unterbrochenen
Verbindungen sind gut zu erkennen.
Fusable Links werden während des Abgleichs
durch einen definierten, relativ hohen Strom überlastet und so unterbrochen.
Fusable Links können verschieden aufgebaut werden, hier handelt es sich um eine
Verjüngung einer Leitung der Metalllage. Es scheint, dass sich unterhalb der
Verjüngung eine Aussparung befindet. Physikalisch wäre das logisch, da so der
thermische Widerstand unterhalb der neuralgischen Stelle höher ist und die
Leitung schneller zerstört wird.
Es zeigt sich, dass fast keiner der Transistoren auf dem Die wirklich genutzt wird. Lediglich ein ganzes Element, zwei halbe und ein viertelter Emitterstreifen sind in die Schaltung eingebunden.
Wie beim LM399 und beim MAC199 sitzt das Die auf einem zusätzlichen Siliziumkristall.
Das Die einer weiteren LTFLU liefert keine neuen Erkenntnisse.
Bei den beiden
Dies handelt es sich um eine LTFLU-1CH und um eine LTFLU-1ACH. Ein funktionaler
Unterschied zwischen den beiden ist nicht zu erkennen. Dass die optische
Erscheinung eine andere ist, könnte darauf hinweisen, dass der Fertigungsprozess
umgestellt wurde. Es könnte sich aber auch um einen Zufall handeln.
Es zeigt sich, dass auf diesem Die noch weniger Transistorelemente in die Schaltung eingebunden wurden. Nur ein halbes Emittersegment ist bei dieser Referenzspannungsquelle aktiv.
Der Bereich um die Zenerdioden erscheint unterschiedlich. Es handelt sich allerdings nur um eine optische Erscheinung. Die Kontaktierung erfolgt wie beim oberen Die.