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Wumpus-Gollum-Forum von "Welt der Radios".
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* Verbrauchen sich Transistoren?
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07.04.13 07:42
Martin.M 

WGF-Premiumnutzer

07.04.13 07:42
Martin.M 

WGF-Premiumnutzer

Re: * Verbrauchen sich Transistoren?

Nach meiner Erfahrung: ja.
Meist Stromverstärkung bzw Leckstrom und Rauschen verändert..
Eine extreme Beispiele: Tunneldiode..

nette Grüße
Matt

!
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07.04.13 08:23
wumpus 

Administrator

07.04.13 08:23
wumpus 

Administrator

Re: * Verbrauchen sich Transistoren?

Hallo zusammen,

ich will nochmal die Frage des damalige Posters Kai-Uwe vorlegen:

"Radioröhren verbrauchen sich wohl mit der zeit. Aber wie ist das mit Transistoren?"

Also er verglich direkt Röhren mit (Radio)-Transistoren. Bei Röhren ist es doch so, dass auch eine ordentlich betriebene Röhre im Laufe der Jahre immer weniger Emission bietet. Das ist ein endogener Verschleiß (Verbrauch).

Wie sieht es direkt im Vergleich mit dem Transistor aus. Verbraucht er sich auch endogen?

Was würde passieren, wenn man einen AC121 30 Jahre in einer Standard-Schaltung unter optimalen Versorgungsspannungen und Umweltbedingungen betreiben würde, ohne ihn abzuschalten? Würde die Verstärkung nachlassen?

Gruß von Haus zu Haus
Rainer (Forumbetreiber)

07.04.13 13:10
Klaus 

WGF-Premiumnutzer

07.04.13 13:10
Klaus 

WGF-Premiumnutzer

Re: * Verbrauchen sich Transistoren?

Hallo zusammen,

früher wurden bei meinem AG in regelmäßigen Abständen Röhren in der Weitverkehrstechnik gewechselt, abhängig von der Betriebsstundenzahl.

Nachdem diese Technik durch moderne Halbleitergeräte ersetzt worden war, unterblieb natürlich dieser regelmäßige Tausch, da die neue Technik nicht von einem planbaren Verschleiß ausging.

Zwar fielen auch diese Baugruppen manchmal aus, aber dabei handelte es sich um keinen Verschleiß derart, wie er von Röhren und Lampen bekannt ist.

Viele Grüße
Klaus

07.04.13 14:34
qw123 

WGF-Premiumnutzer

07.04.13 14:34
qw123 

WGF-Premiumnutzer

Re: * Verbrauchen sich Transistoren?

Hallo Rainer,

wumpus:
Was würde passieren, wenn man einen AC121 30 Jahre in einer Standard-Schaltung unter optimalen Versorgungsspannungen und Umweltbedingungen betreiben würde, ohne ihn abzuschalten? Würde die Verstärkung nachlassen?
vermutlich schon ein bißchen, aber nicht sehr stark.

Ich finde, man sollte hier zwei Prozesse auseinander halten.
Es gibt Verschleiß, der von der Nutzungdauer abhängig und ihr in etwa proportional ist und es gibt Alterung, die in erster Näherung unabhängig von der Nutzungsdauer ist.

Bei einer Röhre könnte man die nachlassende Emissivität der Kathode unter Verschleiß einordnen. Die Verschlechterung des Vakuums mit der Zeit unter Alterung.

Bei einem Transistor ist ein Verschleiß zumindest in erster Näherung nicht zu finden. Es gibt aber eine Alterung z.B. durch Ionenwanderung im Kristall. Einzelne Atome im Kristall ändern im Laufe der Zeit ihre Position im Kristall, insbesondere eben auch in den p-n-Grenzschichten. Das wieder führt zu einer - technisch gesehen - Verschlechterung ihrer Eigenschaften.

Alterung ist von den Umgebungsbedingungen abhängig. Und damit u.U. indirekt von der Nutzung, wenn diese z.B. zu höheren Umgebungstemperaturen führt. Röhren, die im Vakuum aufbewahrt werden, altern langsamer . . :-)

Die Zeitskalen für Abnutzung und Alterung können sehr unterschiedlich sein. Wennn Dein AC121 sich im Betrieb nicht wesentlich erwärmt, sollten 30 Jahre Betrieb noch kein Problem darstellen.

In der Physik ist man sich noch nicht einig darüber, ob Neutronen ewig leben oder eine Halbwertszeit haben. Falls letzteres der Fall sein sollte, wäre alles was Technik zusammengefügt hat, von Alterung und Zerfall bedroht. Die Halbwertszeit der Neutronen, wenn es sie denn gibt, läge aber bei einem Vielfachen des derzeitigen Alters unseres Universums. Insofern mache ich mir noch keine Sorgen.

Gruß

Heinz

07.04.13 14:56
NorbertWerner 

WGF-Premiumnutzer

07.04.13 14:56
NorbertWerner 

WGF-Premiumnutzer

Re: * Verbrauchen sich Transistoren?

Hallo zusammen,

einen 'Verbrauch' wie bei einer Kathode einer Röhre gibt es beim Transistor ja nicht. Was ich aber immer wieder feststellen muss, das ist eine 'Verlagerung' des Arbeitspunktes, des AF106 in der UKW-Vorstufe bei meinem Telefunken Partner 200. Hier lässt nach einiger Zeit die Versärkung nach. Durch eine Veringerung des Basis-Widerstandes kann ich es ausgleichen, aber nach einiger Zeit muss ich den Transistor dann doch wechseln. Ich vermute, dass die thermische Belastung hier eine Rolle spielt.
Vor langer(langer) Zeit hatte ich mir mal einen 10W Endverstärker, mit den Pferdchen 2N3055 von SGS in der Endstufe, gebaut. Durch parallel geschaltete Lautsprecher wurden diese Transistoren sehr heiss und nach einiger Zeit flog die Sicherung. Die heissen Transistoren hatten zwischen Collector und Emitter einen sehr niedrigen Widerstand. Im kalten Zustand funktionierten sie aber wieder. Trotzdem (ich habe es allerdings nie gemessen) wird sich aber die Charakteristik verändert haben. Eigentlich is dies ja auch ein gewisser Verschleiss, oder?

Gruss
Norbert

07.04.13 19:38
Wolfgang2 

WGF-Premiumnutzer

07.04.13 19:38
Wolfgang2 

WGF-Premiumnutzer

Re: * Verbrauchen sich Transistoren?

Hallo Heinz

Dein Ansatz ist nicht ganz richtig. Alles auf diesem Planeten hat eine Halbwertzeit. Die wird ja mit der Radiocarbonmethode gemessen. Und das ist ja auch die Frage. Wenn sich alles nach einer gewissen zersetzt dann müßte das ja auch bei Halbleitern der fall sein. Da gibt es natürlich Materialien wo es ewig dauert aber auch welche wo es schneller geht.

Wolfgang

07.04.13 20:08
regency 

WGF-Premiumnutzer

07.04.13 20:08
regency 

WGF-Premiumnutzer

Re: * Verbrauchen sich Transistoren?

Hallo zusammen,
nachweislich gibt es einen irreversiblen Effekt mit Abnahme von hFE bei temporärer Polung der Basis Emitter Strecke in Sperrichtung. Weitere Effekte auf die dünnen Grenzschichten sind energiereiche Strahlung und hohe Temperaturen. Neuere Untersuchung zur Lebenserwartung von Transistoren sind hier vorgestellt:
http: //www.industrieweb.at/54507_N/ (Leerzeichen herausnehmen)

Zur "Sperrschichtalterung". Mit einem BC237B habe ich eben folgendes Experiment gemacht. Die zulässigen Wert aus dem Datenblatt sind -6V für die Basis-Emitter Strecke und 0,1 mA. So habe ich 4 Volt Wechselspannung mit 39 kOhm und der BE-Strecke in Reihe geschaltet und hFE vorher und nacher gemessen. Damit ist für den Transistor alles im zulässigen Betrieb.

Vorher hFE=310
nach 30 Minuten hfE=310
Ob das nach einigen hundert Betriebsstunden immer noch so aussieht, bleibt dahingestellt.

Nun erfolgte ein Stresstest mit 12,6 Volt AC über 39 kOhm
nach 10 Minuten beträgt hfE = 250, und das dauerhaft.

Was heisst das? Werden Transistoren z.B. für HF, NF oder Schaltzwecke eingesetzt, muss auch auf permanente Einhaltung der zulässigen Sperrspannung geachtet werden.


Schöne Grüße,
Jan

Zuletzt bearbeitet am 07.04.13 20:09

07.04.13 20:50
Ronn 

WGF-Premiumnutzer

07.04.13 20:50
Ronn 

WGF-Premiumnutzer

Re: * Verbrauchen sich Transistoren?

Abend die Herren,

was den Verbrauch eines Transistors angeht, so lassen sich sehr wohl Temperatur- und somit Lastabhängige
Diffusionsprozesse und eine gewisse "Entmischung" des Kristallgefüges des dotierten Material beschreiben, mit den daraus resultierenden Einschränkungen - ein ganz normaler Halbleiterprozess der auch regelmäßig in der Fachlit. erwähnt wird. Irgenwann ist dann halt mal Schicht im Schacht bzw. der Transistor entspricht nicht mehr seinen Sollwerten oder gibt ganz den Geist auf. Ob man dass jetzt Alterung oder Verbrauch nennt, ist doch eine reine Interpretationssache.

Mit besten Grüßen
Ronn

Zuletzt bearbeitet am 07.04.13 20:50

07.04.13 21:58
NorbertWerner 

WGF-Premiumnutzer

07.04.13 21:58
NorbertWerner 

WGF-Premiumnutzer

Re: * Verbrauchen sich Transistoren?

Hallo Jan,

Deinen Versuch mit dem BC237 habe ich oft mit Halbleitern gemacht. Hier treten nach einiger Zeit sogenannte 'Hot Electrons' auf. Hot Electrons sind eigentlich Fehlströme und haben relativ wenig mit Hitze zu tun. Man kann sie durch lange Integration mit speziellen gekühlten Kameras sichtbar machen.
Ursachen sind unter anderem ESD-Schäden und der Avalanche-Effekt. Der Grund ist aber auch oft ein Maskenproblem (bei IC's). Die sogenannte Maske zur Herstellung eines Halbleiters ist sowas ähnliches wie das Layout für eine Platine. Durch einen Softwarefehler (CAD-Programm oder aber auch Mensch) oder Ätzfehler kann es vorkommen, dass sich zwei Layer zu nahe kommen. Hier kommt es dann zu einem ungewollten Ladungsaustausch.
Man kennt es ja auch von Kriechströmen bei Kondensatoren. Sie werden ständig grösser(Steter Tropfen höhlt den Stein : Ovid), da durch ständige Überschläge durch das Dielektrikum sich die Kriechstrecken häufen.

Gruss
Norbert

08.04.13 00:04
Wolfgang2 

WGF-Premiumnutzer

08.04.13 00:04
Wolfgang2 

WGF-Premiumnutzer

Re: * Verbrauchen sich Transistoren?

Hallo zusammen

Zu dem was Norbert mit den Masken schreibt hab ich mal was nettes gelesen. Die NASA hat (angeblich) ältere Prozessoren aufgekauft um die Rechner in ihren Shuttles damit zu bestücken. Der Hintergrund war wohl der das bei den neueren die Layer und die sagen wir mal die Bauteile sich so nahe kamen das es im All durch die Kosmische Strahlung zu Ausfällen kam.
Ich hab beim googeln etwas zu älteren Germaniumtransistoren gefunden. Da hatten die Hersteller wohl ganz massive Probleme die Dinger rauscharm zu bekommen und haben mehr oder weniger verzweifelt nach Legierungen gesucht die geeignet wahren. Was wenn sich diese Legierung im laufe der Zeit ändert. Ich kenn das von meinen Uher Tonbandgeräten. Gleiches Baujahr und bei einer ist alles ok und die andere rauscht. Einziger Unterschied ist 2 bzw. 4 Spur. Laut den Spezis im TB Forum liegt das nur an den verwendeten Germaniumtransistoren. Warum rauschen die denn jetzt im gegensatz zu früher wenn es da keine alterung geben soll. Wenn ich mal den Laufzeitvergleich Radio TB nehme dann hat ein TB nur ein Bruchteil davon. Ich seh es ja bei meinen Röhrengeräten. Beim gleichen Baujahr sind die Röhren im Radio sagen wir mal aufgebraucht und im TB fast noch neuwertig. Dazu kommt ja noch der Umstand das im TB ja fast kein Platz ist wo gegen die Röhre im Radio ja fas an der frischen Luft ist. Also irgentwie muß sich ja auch bei guter Fertigung und sachgerechtem Einstz was ändern. Im Schweizer Museumsforum schrieb jemand das es nicht nur während der Produktion Schwierigkeiten gab sondern sogar wohl ein Teil der Transistoren bei einer Nachprüfung der Lagerbestände nochmals Ausschuß wurde weil sie ihre sich geändert hatten
Scheint ein heßes Thema zu werden

Wolfgang

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