Richi´s Lab

Werk für Fernsehelektronik SZY22 (ältere Generation)

SZY22

SZY22

Die SZY ist eine Referenzspannungsquelle aus dem Werk für Fernsehelektronik Berlin. Sie generiert bei einem Stromfluss von 5mA eine temperaturstabile Referenzspannung in Höhe von 8,4V +/-0,4V.

Der seitlich aufgebrachte, farbige Punkt markiert die Sortierung: schwarz steht für die schlechteste Variante SZY20 mit einem Temperaturkoeffizienten von 100ppm/°C, darauf folgen die SZY21 (gelb), die SZY22 (blau) und die SZY23 (rot). Die SZY23 erreicht einen Temperaturkoeffizienten von 10ppm/°C. Dabei muss allerdings auch der Betriebsstrom entsprechend genau eingestellt werden. Hält man die SZY23 in einem 1°C breiten Temperaturbereich, so darf der Betriebsstrom laut Datenblatt höchstens um 3,2µA variieren, bevor er den dominanten Beitrag zur Schwankung der Referenzspannung beiträgt.

 

SZY22 Datenblatt

Das Datenblatt gibt an, dass es sich bei den SZY-Referenzen um eine Reihenschaltung aus drei Z-Dioden handelt. Die in Sperrrichtung betriebene Z-Diode liefert in diesem Fall einen positiven Temperaturkoeffizienten, während die Flussspannungen der anderen beiden Dioden einen negativen Temperaturkoeffizienten aufweisen. Bei einer passenden Auslegung kompensieren sich die beiden Effekte zu einem Großteil.

Die meisten der derart aufgebauten Referenzspannungsquellen arbeiten mit einer niedrigeren Spannungslage im Bereich um 6V bis 7V. Die dort eingesetzten Z-Dioden weisen eine entsprechend niedrigere Durchbruchspannung auf, die gleichzeitig einen niedrigeren Temperaturkoeffizienten mit sich bringt. In so ausgelegten Referenzspannungsquellen, wie zum Beispiel der LTZ1000, reicht eine Diode in Flussrichtung aus, um den Temperaturkoeffizienten zu kompensieren. Die Spannungslage der SZY22 benötigt dagegen zwei Dioden in Flussrichtung.

 

Z-Dioden Kennlinie

Im Heft 22 / 1975 der Zeitschrift Radio Fernsehen Elektronik ist für die Z-Diodenreihe SZX600 sowohl der Temperaturkoeffizient in Abhängigkeit der Durchbruchspannung als auch der Streubereich dargestellt. Es zeigt sich der bekannte Zusammenhang. Unter einer Durchbruchspannung von 5,1V ist der Temperaturkoeffizient negativ, darüber ist er positiv. Theoretisch könnte eine 5,1V-Z-Diode für sich einen verschwindenden Temperaturkoeffizienten bieten. Auf Grund der großen Steigung der Kurve ist diese ideale Auslegung aber kaum zu erreichen. Besonders interessant ist der Streubereich. Bei 7V variiert der Temperaturkoeffizient um mehr als einen Faktor 2. Es ist nicht bekannt welche Diodentypen in den SZY-Referenzspannungsquellen zum Einsatz kamen, man kann aber davon ausgehen, dass sich die Streubereiche damals nicht allzu sehr unterschieden haben.

 

SZY22

Die Dioden sind mit einer Epoxidmasse in das Metallgehäuse eingegossen. An der Unterseite befindet sich ein Plättchen, das wahrscheinlich aus Pertinax besteht und dazu dient während der Produktion die Pins in Position zu halten.

 

SZY22 Aufbau

Durch die Epoxidmasse sind zwei weitere, braune Plättchen zu erkennen, die vermutlich ebenfalls aus Pertinax bestehen. Das mittige Plättchen trägt die Dioden. Das untere Plättchen dient zur Isolierung der leitfähigen Teile zum Metallgehäuse hin, solange die Konstruktion noch nicht durch die Vergussmasse fixiert ist.

 

SZY22 Aufbau

SZY22 Aufbau

Die Vergussmasse lässt sich thermisch gut zersetzen. Die Dioden scheinen mit einer zusätzlichen Masse geschützt worden zu sein. Nach dem Freilegen befindet sich darauf ein schmieriger Rückstand. In den Überresten der Trägerplatine sind keine Glasfaserreste zu erkennen, was dafürspricht, dass es sich um Pertinax handelte.

Hier sind nur noch zwei Dioden zu sehen, im Gehäuse befanden sich allerdings tatsächlich drei Dioden.

 

SZY22 Dioden

In der vorliegenden SZY22 kamen Glaskörperdioden mit einem etwas älteren Design zum Einsatz.

 

SZY22 Diode

Die eigentliche Diode befindet sich an der Schnittstelle zwischen der dünnen, glänzenden Scheibe und dem kleinen, leicht schrägen Zylinder. Recht ist die Diodenkonstruktion mit Lötzinn fixiert. Von links erfolgt die Kontaktierung über eine Art Federkontakt, der wiederum mit dem Anschlusspin des Packages verschweißt ist.

 

SZY22 Diode

Die Diode entsteht durch einen Legierungsvorgang. Die glänzende Scheibe ist ein Siliziumkristall. Der kleine Zylinder besteht wahrscheinlich aus Aluminium. Aluminium bildet beim Einschmelzen in einen n-dotierten Siliziumkristall einen p-dotierten Bereich und damit einen pn-Übergang. Man kann davon ausgehen, dass diese Fertigungsmethode einen sehr viel größeren Streubereich mit sich brachte als moderne Herstellungsverfahren.

 

SZY22 Diode

Bei der zweiten Diode ist während des thermischen Freilegens das Lot des rechten Anschlusses in den Diodenbereich gelaufen. Der Aufbau scheint aber der gleiche gewesen zu sein wie bei der anderen Diode. Das ist plausibel. Wie bereits beschrieben handelt es sich laut Datenblatt bei allen zwei beziehungsweise drei Dioden um den gleichen Typ, der lediglich einmal in Sperrrichtung betrieben wird.

 

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