Ausgesuchte Halbleiter

[orbs]

Ich hatte mich letzthin gewundert, wie das so mit ausgesuchten ("selected" oder "matched") Halbleitern funktioniert.

Bei einigen Firmen, wie z. B. Electro-Harmonix oder Dr. Böhm, soll das ja das grosse Geheimnis gewesen sein, dass die riesige Mengen von (Elektronen-)Röhren oder Transistoren eingekauft oder selbst hergestellt haben und dann ausgemessen haben und pärchenweise verwendet (oder "teuer" verkauft) haben. Wenn man eine Schaltung ohne Rückkopplung (d. h. eine "schnelle") bauen will, ist es ja zwangsläufig nötig, dass man Bauelemente mit gleichwertigen Eigenschaften hat, bzw. gegenläufige Eigenschaften um Temperaturveränderungen und andere Drifts zu kompensieren.

Gustav Pesé (pesetrier.150m.com) hat als Distributor ziemlich viel Erfahrung damit, und deshalb hab ich ihn dazu etwas ausgefragt (hat ja nicht jeder einen Laden zu Hause oder ein paar tausend Transistoren vom selben Typ rumliegen). Hier seine Antworten (pese wird mich schon korrigieren, falls ich was ungenau wiedergegeben habe):


Ach ja zu Halbleitern, das kann ich so genau sagen wie sonst kaum jemand. Ich habe in meinem Bertieb (6 Mio. Jahresumsatz) Halbleiter gemessen, selektiert, nach industriellen und militärischen Spezifikationen gemessen. gepaart, ausgesucht und was auch immer. Zuletzt auch Transistorchips auf kompletten 3"-Wafern gemessen und "geinkt" (farblich gekennzeichnet). Wafers habe ich nach Fernost geliefert die dort "bondiert" wurden (also im Gehäuse verdrahtet)...

Was bei Parallelschaltung von Halbleitern sein muss ist eine Paarung nach Verstärkung und nach U_be (über einen grossen Strombereich â€" speziell bei den stärkeren), sodass beim Ausfahren der Halbleiter nicht die mit grosser Verstärkung oder kleinerem U_be dann überlastet werden, also diese ihr P_tot überschreiten und andere noch keinen 10tel  "abbekommen".

U_be versus I_C â€" das ist wichtig.

Kleine Differenzen kann man mit einem Emitterwiderstand, sowie auch mit Basiswiderständen (längs) ausgleichen (der Widerstand kann dann "naturgemäss" um den Verstärkungsfaktor des Transistors grösser sein als die Emitterwiderstände, die dann entfallen können â€" billiger da keine drahtgewickelten Widerstände bei  Endtufen notwendig).
Auf meiner Webseite habe ich einen sehr schönen Elektronik-Kurs (Beispiele) eines Luxemburger Kollegen â€" ich glaube unter Punkt 40 (Schulung/Kurs).

Halbleiter von einem Wafer (oft einer Serie) waren so nahe GLEICH, dass man JEDEN mit JEDEM direkt verwenden konnte (Telefunken und HBB). Aber das war mal. Motorola und Japaner sind brauchbar. Der Rest ist unter "ferner liefen". (Ich hatte auch Philips, Braun, Telefunken, Junghans, Rowenta mit Halbleitern beliefert.)

• hat das Aussuchen heute noch viel Bedeutung, weil man die meisten Sachen ja als IC (integrated circuit - integrierter Schaltkreis)s im gleichen Gehäuse bekommen kann oder die heutigen Gehäuse näher beieinander haben kann?

Nein zum paralellschalten muss man immer messen: Kurve aufnehmen für 4â€"8 Kollektor-Ströme (z. B. mit Autolampe als Last), dann über ein Trimmpoti ein I_B (Basisstrom) einregeln, der einem gewünschten Kollektorstrom entspricht. Das ist die VERSTÃ,,RKUNG.

Bei diesem Test dann auch gleichzeitig U_be messen und aufzeichnen. Mit diesen 2 Werten zu jedem Kollektorstrom (für eine Endstufe z. B. 0.1, 1, 4 und 10 Ampère) kann man Paare aussuchen, die in einem Verstärker zusammenpassen.

• wie wichtig ist das Aussuchen denn für verschiedene Komponenten wie Röhren, Germanium-Transistoren, Silizium-Transistoren, BJT (bipolar junction transistor - Bipolartransistor)/IGFET (insulated-gate field-effect transistor - Feldeffekttransistor mit isoliertem Gate (= MOSFET))/JFET (junction gate field-effect transistor - Sperrschicht-Feldeffekttransistor)/UJT (unijunction transistor - Doppelbasisdiode), Dioden, ICs (OpAmp (operational amplifier - Operationsverstärker)s, OTA (operational transconductance amplifier - Steilheits-Operationsverstärker)s) â€" lohnt es sich für passive Komponenten wie Elko (Elektrolyt-Kondensator)s?
• nach welchen Kriterien wird denn vor allem ausgesucht â€" Widerstand, Impedanz (bei bestmmter Frequenz oder über einen Frequenzbereich), Stromkennlinie, Spannungskennlinie, Temperaturverhalten, Streukapazitäten, ...?

Die Temperatur bei Halbleitern gegenkompensieren oder durch einen "Temperaturfühler" (meist Diode) den Basisstrom zurückregeln.
Elkos haben grosse Toleranz (100%) und sind induktiv. Tantalperlen nehmen (wenn nicht zu teuer). Und Folien-Blocks (MK) geschichtete, keine Wickel-Kondensatoren (wie Styroflex).
Gewendelte Kohleschichtwiderstände nicht in HF-Schaltungen verwenden. es sei denn, das Induktivität erwünscht ist (z. B. in verschiedenen Oszillator-Schaltungen). Kohlewiderstände (composite) haben keine Induktion, rauschen aber (USA und alte Vitro-Ohm = Kohlewendel = Induktion).
Metallfilm-Widerstände gibt es mit Wendel und auch ohne (Lack aufkratzen â€" man sieht´s).

• bei Widerständen hat man ja die Toleranzen, z. B. 1 %. Wenn man ein ausgesuchtes Transistorenpaar hat, wie könnte man das etwa als "Toleranz" ausdrücken â€" einfach um sich ein Bild davon zu machen â€" ist das wie wenn die etwa 0.1 % Toleranz zueinander hätten, oder viel besser?

Kleine Toleranz ist nur bei gepaarten Bauteilen notwendig. [Ich habe immer Trimmpoti genommen und in der fertigen Schalung alle abgeregelt. Auch meine Serienverstärker! Dann habe ich den Wert auf der Platine notiert, für jedes Stück einer Kleinserie (z. B. 50 Stk), dann Widerstände aus diesem Bereich gemessen und selektiert und in die jeweiligen Verstärkerplatinen eingelötet (statt externe Trimmpoti). So sah dann Alles "einfach" aus, aber niemand konnte es exakt nachbauen...]

• wie wichtig ist dabei ein Burn-In oder sonstige Alterung (oder wird das heute generell schon bei der Fertigung gemacht)?
• lohnt es sich für einen Hobby-Elektroniker überhaupt, sich mit dem Aussuchen zu befassen, oder ist es den Aufwand nicht wert?

Bei Halbleitern schon wichtig, die verändern "anfangs" stark die Werte. Ein 5-Stunden-Burn-in altert die Halbleiter stärker als die nächsten 4 Jahre im Normalbetrieb. Ein Backofen genügt â€" muss keineswegs elektrisch abgeschlossen sein. 150 Grad Celsius ist OK.

Zu Burn-in:  Das ist bei vielen gegengekoppelten Stufen unwichtig, in denen auch egal ist, ob der Transistor nun 200- oder 50-fach verstärkt.
In Stufen, die über 3-4 Transistoren gleichstromgekoppelt" und "abgetrimmt" sind (auch Endstufen, die meist im Treiber bereits mit Poti auf "Ruhestrom" angeregelt sind) ist es auch wichtig. In Gegentaktstufen, die symmetrische oder invertierende Transistoren aufweisen ist Stabilität ebenso wichtig.
Röhren, die altern mit Werten über Jahre die Minimumkennwerte (die, mit denen gerechnet wird. können durchaus "verdoppelt" bei Lieferung sein â€" speziell bei MIL-Röhren). Jahrzehnte Dauerbetrieb ist durchaus üblich!

Ich hatte seinerzeit automatische Tester von Telefunken und Knallinger, 6 Curvetracer von Tektronix, 1 Philips (grosser Mist), 1 Telequipment (GB) â€" war leidlich brauchbar. Dann mehrere Eigenbaugeräte. Ständig 4â€"10 Frauen ganztägig über Jahre am Messen. Oh Gott, das war Stress...

• Wie wichtig ist das "Gefühl"? Also die Intuition. Macht man alles nur streng nach Messdaten oder selektiert man zuerst "irgendwie" gefühlsmässig?

Ich habe als Kind in Vaters Radio-Werkstatt angefangen â€" mit 10 meinen ersten Sender gebaut. Rein "intuitiv" geht viel "kaputt". Das erste was ich von Funkamateuren lernte, (die "intuitiv und unstudiert" konstruierten) war: Alles mit Glühlampen absichern (so, dass die im Ruhezustand des Geràtes maximal "dunkelrot" leuchteten). Dann kann man anfangen zu Probieren, ohne Halbleiter, Sicherungen und mehr zu "zerschiessen". Wenn die Lampe (voll) aufleuchtete, ging einem meist ein Licht auf, was verkehrt war. Wenn aber mehr Ausgangsleitung gebraucht wurde: 2. Lampe dazuschalten (parallel). Wenn alles läuft kann man die Lampen (mit einem Schalter) überbrücken.

Die Lampen brennen auch, wenn z. B. ein Verstärker hochfrequent zu "oszillieren" anfängt, das oft passiert, wenn mehre Massepunkte vorhanden sind.
Immer von EINEM Massepunkt aus sämtliche Versorgungsspannungen mit Elko (bei NF), sonst Kondensator, sieben (d,h, "glatt" halten).
Ich denke, das ist das, was oft vergessen wird, was ich laufend in Schaltungen bei OU und speziell bei Naudin sehe.
Die Leute kriegen das so "fast nie" hin, neben einigem anderen Mist, SELBST WENN die Schaltung dort funktionierte, ein Nachbau mit gleichen Teilen kann scheitern (und kaum einer weiss warum).

Es gibt ausser Potis auch kleine Widerstandsdekaden, von 10 Ohm bis 5 Mega-Ohm. Damit kann man viel probieren und experimentieren. Vorsicht: Kleiner Bereich auf Poti oder Dekade brennt gerne durch, wenn bei unüberlegtem Runterdrehen hier Querströme überschritten werden.

Steht eine Schaltung. KEINE gedruckte Platine anfertigen. Nur bohren und Drähte auf der Rückseite verbinden oder eine Drahtleitung dort längsführen

Gustav Pese

[PaulLowrance]

Hi Pesé,

I was told you may have some connections to chip fabrication? Or perhaps advice?

Regards,
PL

[pese]

Hi Pesé,

I was told you may have some connections to chip fabrication? Or perhaps advice?

Regards,
PL

Jes i have don this (12 employes) , nearly 40 years.
Selecting Semiconductor for Industry (aswell for Semiconductor Manufacturers , Industry, , military replacement parts..
In last years also selled transistor wafers aswell shottky wavers to china (so that can bonding and manufacure better transistors .. There own chips aswell russian souces have impurities and was not to use
for lomg-life use.. I have finished that business 1998. ...
If you have technical ask. use  the mail please.
Gustav Pese

[PaulLowrance]

Sounds good. I'll try to find your email address then, per your request.

BTW, you sure remind me of the famous Art Bell. 

PL