Comparando 2N3055

[DarwinNE]

Ciao a tutti!

Nel 2013 (come macina il tempo), ho scritto questo articolo dedicato all'uso di un tracciacurve ed all'analisi dei risultati:

https://www.electroyou.it/darwinne/wiki ... cteristics

In questa discussione, ad inizio settembre 2020 si discuteva con edgar a proposito dell'opportunità di comparare dei transistor, in particolare dei 2N3055:

viewtopic.php?t=81881&p=860706#p860696

Quello che avevo ottenuto all'epoca con un transistor 2N3055 relativamente recente (insomma: anni 1980/1990 credo, non c'è un datecode o si è cancellato) è questa curva qui:

edgar (che ringrazio di cuore!) mi ha spedito alcuni dei suoi transistor ed in particolare un 2N3055 del 1969, perché li possa misurare. Ecco cosa ho ottenuto, il tracciacurve è un Tektronix 576, il fratello maggiore del 577 che avevo usato nell'articolo del 2013. Sulla destra si leggono le scale utilizzate, qui 500 mA/div in verticale e 500 mV in orizzontale, l'incremento della corrente di base è di 5 mA, sono quindi le stesse condizioni in cui avevo fatto la misura del mio 2N3055 recente:

Le due curve sono diverse! Ecco una foto del transistor, sul supportino Tektronix pour componenti in case TO3:

La cosa è interessante perché ho potuto leggere un bell'articolo dedicato allo sviluppo e la storia del 2N3055:

Ellis, J. N., & Osadchy, V. S. (2001). The 2N3055: a case history. IEEE Transactions on Electron Devices, 48(11), 2477-2484.

L'articolo fra le altre cose ci informa che il 2N3055 è stato sviluppato in RCA fra il 1959 ed il 1964 ed era originariamente prodotto con un processo chiamato "hometaxial base". Ecco un estratto della descrizione:

Ad un certo punto, presumibilmente all'inizio degli anni 1970, l'evoluzione dei processi produttivi ha portato i fabbricanti di dispositivi a passare ad un processo epitassiale, più facile da realizzare su wafer di taglia maggiore. Devo dire che l'articolo non è chiarissimo su questo punto (e non solo...), in particolare su quando il processo del 2N3055 è stato modificato.

Ora si vede che le due curve dei due transistor di cui sopra hanno delle differenze evidenti!

- Il 2N3055 "recente" ha una regione di quasi-saturazione (le curve sono leggermente "piegate" per tensioni relativamente piccole, come se ci fosse una resistenza in serie al transistor saturato).
- Il 2N3055 del 1969 non mostra questa regione!
- I due transistor hanno un'amplificazione in corrente (un "beta") simile, leggermente superiore per il 2N3055 "recente"

Mi sembra plausibile che il 2N3055 del 1969 sia ancora stato prodotto con il tradizionale processo "hometaxial base" (base ometassiale??? ), mentre il 2N3055 "recente" sia stato prodotto con un processo epitassiale.

Sarebbe interessante ora comparare la frequenza di transizione, che dovrebbe essere più elevata per il transistor "recente". Se ho tempo, ci darò un'occhiata.

[edgar]

Grazie per la disamina, Davide
Pur portando la stessa sigla si può tranquillamente dire che siano due transistor diversi.

[DarwinNE]

Esattamente!
Probabilmente i datasheet all'epoca non erano molto precisi sulla quasi-saturazione ed il passaggio da un processo produttivo all'altro poteva passare inosservato.
Tuttavia, una differenza di frequenza di transizione dovrebbe avere un impatto evidente in certi casi. Mi piacerebbe sapere se ho ancora il "nuovo" 2N3055 in qualche cassettino per poterla misurare.

[edgar]

Se non l'hai ho un buon numero di 2N3055 con date di produzione a partire dal '69 fino a (credo) gli anni '90.
P.S. Se ti possono servire, a pagina 66 di questo Handbook RCA ci sono alcune curve della famiglia 2N3055 con processo Hometaxial II

[Chris1414]

Molto interessante, se servisse posso mettere questi a disposizione

[maxmix69]

Non vorrei fare il guastafeste, ma.... Siamo certi dell'autenticità dei 2N3055 testati? Credo che sia il transistor più falsificato al mondo!

[edgar]

Siamo certi dell'autenticità dei 2N3055 testati?

Questo sito (in tedesco ma basta usare un traduttore) ha una bella raccolta di foto e informazioni su vari esemplari di epoche e costruttori diversi. Guardando le differenze di tecnologia costruttiva ci sta che abbiano prestazioni diverse pur portando la stessa sigla.

[Piercarlo]

Bel post. I 2N3055 di ultima generazione (dal 1970 in poi) non c'entrano effettivamente nulla con quelli di generazione precedente, di cui conservano giusto il nome. Le differenze in meglio sono una più alta Ft (maggiore di 2 MHz) e la possibilità di produrre un vero complementare. In peggio una maggiore suscettibilità al second breakdown. Vi è stato un periodo (anni settanta) in cui sono stati prodotti 2N3055 di entrambe le tecnologie, vecchia e nuova: 2N3055H (Hometaxial, Homobase) e 2N3055E (planare-epitassiale).

[banjoman]

Quella del 2N3055 e' una storia ben nota a chi ripara e restaura i Tek.

Essi venivano usati dappertutto, ma data l'epoca, erano quasi esclusivamente di produzione RCA.
In particolar modo venivano usati negli stadi finali degli oscillatori switching per la generazione dell'EAT (3/4 kV), praticamente in tutti i mainframe 7000 piu' svariati altri modelli.

Quando tale sezione di alimentazione veniva a mancare, se si riscontrava che il guasto era dovuto proprio al 2N3055, esso veniva senz'altro sostituito. COn un semplare quasi sempre piu' moderno degli RCA.

Il risultato era che l'oscillatore dello SMPS... non oscillava piu', o oscillava male, a frequenze spesso molto diverse da quelle di targa (tipicamente 20/30 kHz).

Vari studi e approfondimenti hanno appurato che quegli SMPS sono attentamente calibrati per autooscillare in presenza di un BJT (il 2N3055) avente quelle specifiche caratteristiche, e non altre.
Quello che accadeva e' proprio quello che denuncia DarwinNE: il 2N3055 moderno ha un beta piu' alto, una piu' alta eccetera. Insomma, migliore in questo caso non era sinonimo di migliore funzionamento, anzi!

La storia circola da parecchi anni e inevitabilmente, quando qualche utente del forum Tek si ritrova a denunciare il guasto del SMPS che genera i 3kV, la prima raccomandazione che gli viene fatta e' di non usare 2N3055 moderni onde evitare inattese sorprese.

Intendiamoci, un 2N3055 moderno puo' ovviamente essere utilizzato, ma occorre introdurre delle piccole modifiche al circuito per adeguarlo alla bisogna, tipicamente una resistenza supplementare in base e una capacita' tra B e C e, al limite, inserire una resistenza in serie all'emettitore. Cose che non tutti gli hobbisti in possesso di un 7000 sono in grado di (o vogliono) fare.

Gli ingenere Tek dell'epoca erano abituati a "spremere" il massimo dai componenti elettronici a loro disposizione, con risultati eccellenti. Ma proprio perche' "spremuti", quando un circuito si ritrova un BJT con caratteristiche 100 volte superiori (anche un banale BC547 odierno ad esempio), spesso entra in crisi.
Infatti le riparazioni sui Tek vanno eseguiti cum grano salis, e l'esempio del 2N3055 e' uno dei tanti.

Successivamente gli SMPS Tek adottarono circuiti piu' moderni con oscillatori pilotati (utilizzando ad esempio il notissimo SG3524 oppure il chip custom 155-0067-00) e tali problemi si sono ridotti di molto

[DarwinNE]

Non vorrei fare il guastafeste, ma.... Siamo certi dell'autenticità dei 2N3055 testati? Credo che sia il transistor più falsificato al mondo!

Il transistor del 1969 ha l'aspetto molto... vintage che si vede in foto.
Quello più recente l'ho recuperato ad inizio anni 2000, penso da qualcosa tipo un alimentatore anni 80. Non so dove sia finito, l'ho misurato nel 2013, se lo ritrovo in qualche cassettino, posterò sicuramente delle foto.

banjoman molto succosa la storia, grazie di averla riportata!

Mi chiedevo se qualcun altro potesse mostrare delle curve di 2N3055.