2DW7，2DW232和2DW14系列电压基准的研究

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Shanghai 17th Radio Factory 2DW234

Im China Academic Journal findet sich eine Veröffentlichung über Referenzspannungsdioden mit der Bezeichnung 2DW. Vertraut man dem Google-Übersetzer, dann handelt es sich um eine Familie temperaturkompensierter buried Zenerdioden. Diese Referenzspannungsdioden werden von mehreren Herstellern produziert und sind außerhalb Chinas eher unbekannt.

Die Kompensation des positiven Temperaturkoeffizienten der Zenerdiode erfolgt durch den negativen Temperaturkoeffizienten einer in Flussrichtung gepolten Diode. Schafft man es die Dioden passend auszulegen, so ergibt sich bei einem bestimmten Strom ein verschwindender Temperaturkoeffizient.

Das Verlegen der Sperrschicht der Zenerdiode von der Oberfläche in das Innere des Halbleiters ("buried zener") reduziert Drifts durch Alterungseffekte und auch das Rauschen der Referenzspannung. Die Konzentration von Fremdatomen und Störstellen ist im Inneren des Halbleiters sehr viel geringer als an der Oberfläche.

Die Veröffentlichung spezifiziert die Referenzdioden 2DW14 bis 2DW18, die im Standard SJ 50033/151-2002 als "low-noise silicon voltage-regulator diodes" beschrieben sind. Darunter werden die Referenzdioden 2DW232 bis 2DW236 aufgeführt, die der Standard SJ 50033/150-2002 lediglich als "silicon voltage-regulator diode" bezeichnet.

Ebenfalls im China Academic Journal findet sich eine Veröffentlichung, deren Titel Google mit "Eine hochwertige und kostengünstige Spannungsreferenz - 2DW230-2DW236 Referenzspannungsdiode" übersetzt. Darin werden die schlechteren Referenzspannungsquellen 2DW230-2DW236 verschiedener Hersteller mit anderen temperaturkompensierten Zenerdioden, unter anderem einer 1N825A von Motorola, verglichen.

Es fällt auf, dass die Ausgangsspannungen der Referenzen unterschiedlich stark rauschen und teilweise einen erheblichen Drift aufweisen. Besonders gute Eigenschaften bietet die Marke "Saphir" der Shanghai 17th Radio Factory (erste Zeile), mit der sich die Veröffentlichung im Speziellen beschäftigt. Das potenziell geringe Rauschen hat sich im EEVblog-Forum herumgesprochen und wurde dort ausführlich diskutiert und vermessen.

Die Veröffentlichung geht auch auf die Reproduzierbarkeit der Werte ein. Von 40 der speziellen 2DW234 driften 34 mit weniger als 120µV/100h.

Eine Tabelle zeigt die Eigenschaften der verschiedenen 2DW-Varianten aus der Saphire-Reihe.

Die Saphir-2DW-Referenzspannungsquellen sind durch das aufgedruckte Edelstein-Symbol zu erkennen. Die hier dokumentierten 2DW232 und 2DW234 wurden über Ebay bezogen. Die folgenden Bilder stammen von mehreren verschiedenen Bauteilen. Die 2DW232 und 2DW234 sind grundsätzlich gleich aufgebaut. Höchstwahrscheinlich handelt es sich lediglich um verschiedene Sortierungen.

Der Standard SJ 50033/150-2002 spezifiziert den mechanischen Aufbau und die Verschaltung der Dioden. Der seitliche farbige Punkt zeigt die Polarität der temperaturkompensierten Zenerdiode.

Im Gehäuse findet sich ein längliches Die und eine weiße Vergussmasse, wie man sie in chinesischen Transistoren öfter findet. Die Späne, die beim Öffnen des Gehäuses entstehen, haften verhältnismäßig gut auf der Vergussmasse.

Der Verguss bedeckt das Die nicht immer vollständig.

Die Abmessungen des Dies betragen 0,74mm x 0,36mm. Darin integriert sind zwei quadratische Zenerdioden, deren Anoden über das Die miteinander verbunden sind.

Die allgemeine Veröffentlichung zu den 2DW-Dioden beschreibt grob den Herstellungsprozess. Demnach handelt es sich lediglich um ein p-dotiertes Substrat, in das mit Phosphor einmalig eine n-Dotierung eingebracht wird. Es scheint unmöglich so die spezielle Struktur einer buried Zenerdiode aufzubauen, wie sie zum Beispiel im Rahmen der ADR1000 genauer beschrieben ist.

Im linken Bild wurde mit Salzsäure das Aluminium abgetragen. Im rechten Bild wurde danach mit Flusssäure das Siliziumoxid aufgelöst. Eine besondere Struktur ist nicht zu erkennen.

Wie unter anderem bei der ADR1000 gut zu sehen ist, leuchtet die Sperrschicht einer Z-Diode im Betrieb auf. Betreibt man die 2DW234, so ist keine Leuchterscheinung zu erkennen. Anscheinend befindet sich die Sperrschicht unter der Metalllage.

Die Qualitätsmaßstäbe sind anscheinend nicht allzu hoch. Bei einer 2DW234 war links erst der dritte Bondversuch erfolgreich.

Noch überraschender sind allerdings die Überreste von anderen Halbleitern, die sich in sechs von sieben Gehäusen finden. Hier scheinen alte Gehäuse wiederverwendet worden zu sein.

Es handelt sich um die Überreste eines Doppeltransistors. Die teilweise abgetragenen Kanten entstanden wahrscheinlich bei dem Versuch das Die zu entfernen. Was nicht entfernt werden konnte, wurde mit einem Verguss abgedeckt.