Смотрим полевой транзистор IRF4905 фирмы International Rectifier с технологией HEXFET 5-ого поколения +53





На плате некоторого устройства N сгорел транзистор IRF4905, да так, что треснул, поэтому появилась возможность взглянуть на его внутреннее устройство.

Характеристики IRF4905 согласно документации: Р-канальный полевой транзистор. Постоянный ток при 20 С – 74 А, пульсирующий ток до 260 А. Сопротивление в открытом состоянии – 0.02 Ом. Низкое сопротивление достигается технологией HEXFET, суть которой состоит в том, что полевой транзистор это не один транзистор, а множество (сотни тысяч) маленьких полевых транзисторов, включенных параллельно.

Максимальная рассеивающая мощность транзистора – 200 Вт. В доказательство таких больших показателей – прогоревший текстолит и треснувший транзистор (держался до последнего).


Сам кристалл имеет площадь 24 мм2. Толщина кристалла 0,3 мм. Напаян на эвтектику.


Разварка выполнена алюминиевой проволокой. На ней виден желтоватый налет – это нагар. Управляющий электрод имеет диаметр около 50 мкм, а три толстые проволоки диаметром 0.5 мм каждая. На толстой проволоке виден след от инструмента разварки.


Схематично технология HEXFET компании International Rectifier выглядит так:


По документации транзистор IRF4905 реализуется на пятом поколении технологии HEXFET.

Фотографии можно открыть в новом окне и посмотреть более детально. С каждым фото приближение ближе для понимания масштабов погружения.

~100X приближение



~200х приближение



~400 Х приближение



~1000х приближение



Вот так выглядит верхняя топология матрицы полевых транзисторов.

Попробовал стравить верхний слой металлизации с помощью персульфата аммония. Получилось грязновато, но зато стали видны четкие контуры шестиугольной формы. Приблизительные размеры шестиугольников – 5-7 мкм (это 5000-7000 нм).


Спасибо за внимание.




Комментарии (28):

  1. vilgeforce
    /#22070274

    Чем вы снимали на 1000x? Как была организована «верхняя» подсветка?

    • RomanSansay
      /#22072282

      Это микроскоп ломо. У него максимальное приближение если формально по линзам — 1000х. В качестве подсветки галогеновая лампочка на 100 Ватт. А фотографировал на камеру телефона. Меня не покидает чувство, что можно было получить снимки более высокого качества, но пока не получается.

      • vilgeforce
        /#22072506

        «Метам»? Или что за агрегат? А то такое увеличение и хорошая верхняя подсветка — это прямо хорошо и интересно!

      • 200sx_Pilot
        /#22073086

        снимки более высокого качества получаются при экспонировании напрямую на матрицу камеры, без оптики телефона.
        Но придётся играться с фокусным расстоянием.

    • N1X
      /#22072354

      На работе ОГМЭ-П3, пробовал снимать один окуляр и светить туда ярким фонарем. Вполне сносно получается, хотя до качества подсветки металлографического микроскопа не дотягивает конечно...

      • vilgeforce
        /#22072512

        МБС у меня есть, агрегат прекрасный, но, IMHO не для фотографирования :-/

  2. artemisia_borealis
    /#22071238

    Какое увеличение на завершающей картинке? 2--3 тысячи? Тоже интересно чем и как сделано.

    • RomanSansay
      /#22072304

      Чуть выше ответил. Формально все те же 1000Х. Но с учетом обрезки фото большого разрешения может быть чуть больше.

  3. VT100
    /#22072172 / +1

    FTGJ:


    1. Скорее — "затвор", чем "управляющий электрод".
    2. А не trench ли технология используется? Если так, то схематичная картинка несколько старовата.

    • RomanSansay
      /#22072262

      Да, наверное картинка относится к более ранней технологии hexfet. И затвор правильно конечно.

  4. madcatdev
    /#22072546

    Хороший у вас микроскоп.

  5. truck_master
    /#22072628

    У меня, как у практикующего ремонтника есть вопрос к Автору — По ДатаШиту заявлены одни характеристики, а реальный транзистор по моему мнению до них мягко говоря не дотягивает. Не возникало ли у Вас такого вопроса?

    • RomanSansay
      /#22072636

      Он сгорел по причине замыкания через него, было нарушения его режима работы. Поэтому не возникает такого вопроса.

    • Buhram
      /#22072776

      «В середине 90 х годов я был на презентациях фирмы IR. Приезжали нормальные вменяемые ребята. Технари — они во всём мире — технари, по другому и сказать то нельзя. Был задан вопрос: — откуда взялся постоянный ток стока у IRFZ44 в 63 А?
      Ответ меня ошеломил:
      Когда фирма разработала этот транзистор постоянный ток стока записали в 16А, больше он не тянул. А вот конкуренты на такой же транзистор написали 30А, не трудно догадаться у кого транзисторы стали брать. И началась гонка, кто больше напишет, были и 33 и 50 и 60 и 63А. Конкуренты написали 115А, и получили облом, их не стали брать. 63А это оптимальный постоянный ток стока в каторый разработчики могут поверить. Это вера, к реальности не имеющая отношения. На фирме IR люди честные, поставленные в такие условия. Вот они и пишут сноску — постоянный ток измерен при длительности 300 мкс и скважности 50 (по памяти пишу, советую уточнить). Фактически это импульсный ток, при большой длительности и небольшой скважности. Варьируя этими параметрами можно получить любой ток, и назвать его постоянным.
      Импульсный ток измеряется при маленькой длительности и большой скважности. В документации на транзисторы фирмы IR приведены оба параметра из которых и можно рассчитать настоящий постоянный ток стока, который для IRFZ44 равен 16А. Этого почти никто не знает, и горят изделия, как семечки.»

      • RomanSansay
        /#22072830

        Мы опираемся на документацию от производителя. А если и там цифры на много завышают, то вообще не разберешься где правда, а где вымысел.

        • 200sx_Pilot
          /#22073122 / +1

          Есть методики определения предельных параметров изделия.
          Можно ориентироваться по ним и определять параметры конкретной партии самостоятельно.
          Или делить данные производителя — скажем, на десять.

      • le2
        /#22073176

        ну так полевики и используют в импульсном режиме. Очень редко в линейном.
        Например в моей материнке порядка 600 ампер идет на процессор. Каналов 12 там в импульсном преобразователе. (AMD threadripper)

        SPICE-моделирование очень серъезно прочищает мозги. Например какой ток будет при нагрузке на керамику? — сотни ампер кратковременно легко, ведь сопротивление керамики очень низкое.

        Ну и почему бы не быть даже постоянному току в 115А, если сопротивление исток-сток равно тысячным долям ома. Что превращается в единицы Ватт.

        • RomanSansay
          /#22073194

          Это автомобильная плата и там полевик используется по сути как реле. Через него работает электромотор. Но токи там при нормальной работе меньше 10 Ампер. Интересно, что я хотел показать вам сам саму сборку, кристалл, технологию HEXFET, а не концентрировать внимание на поломке. Про поломку я писал с целью логически объяснить откуда у меня такая микросхема взялась. Ведь это очень повезло, что он так треснул и обнажил кристалл.

        • Buhram
          /#22073386

          Всего лишь не нужно путать импульсный режим и ключевой режим работы.
          Свежие мосфеты абсолютно не предназначены для работы в линейном режиме.

        • KbRadar
          /#22074834

          … в десятки ватт только.

      • SergeyMax
        /#22073350

        который для IRFZ44 равен 16А. Этого почти никто не знает, и горят изделия, как семечки
        Это больше похоже на объяснения человека, который втарился транзисторами на алиэкспрессе, а теперь подводит под практику теоретическую базу)

      • redsh0927
        /#22074416

        Вот они и пишут сноску — постоянный ток измерен при длительности 300 мкс и скважности 50 (по памяти пишу, советую уточнить). Фактически это импульсный ток, при большой длительности и небольшой скважности. Варьируя этими параметрами можно получить любой ток, и назвать его постоянным.
        Бред. «Постоянный ток» (continuous current по даташиту) — это скважность 1 по определению. Разумеется, нет и не может быть в даташите ничего подобного. Что, впрочем, не отменяет того, что максимальный ток стока — параметр практически бесполезный…

        • KbRadar
          /#22074858

          Польза от него — оценить сколько можно гнать через транзистор в других относительно даташита условиях.

      • Arcpool
        /#22074878 / +1

        Мне кажется вас обманули: Даташит
        Заявлен ток 49А (при 25С на корпусе), чуть пониже есть стандартный график ток/температура и указание тепловых сопротивлений Junction-to-Case, Case-to-Sink, Flat, Greased Surface, Junction-to-Ambient. Что в купе с известной рассеиваемой мощностью дает понимание в каком режиме этот транзистор удастся использовать.

    • le2
      /#22073172 / +1

      даташит — декларация о намерениях. Вернее ТЗ или то что хотели маркетологи получить. Не будут же документацию переписывать после каждой итерации? Теоретически могли бы, но не будут.
      После получения «золотого сэмпла» характеристики в документации могут поменять. Но потом пойдет рутина — производство. Параметры в серии опять могут уплыть.
      К сожалению это так.
      Но параметры активных элементов не определяются самими элементами. Они опеределяются внешними пассивными компонентами, которые и вводят этот активный элемент в рабочий режим.
      Но скорее всего вы просто не понимаете правильно даташит, либо применяете компонент неверно.

      • Arcpool
        /#22075186

        Первая или последняя страница ДШ, в зависимости от производителя.
        Legal Disclaimer
        The information given in this document shall in no event be regarded as a guarantee of conditions or characteristics. With respect to any examples or hints given herein, any typical values stated herein and/or any information regarding the application of the device, Infineon Technologies hereby disclaims any and all warranties and liabilities of any kind, including without limitation, warranties of non-infringement of intellectual property rights of any third party.

        Хотя у некоторых ребят я встречал характеристики с указанием статистического разброса параметров, как это принято в научных статьях, но должен признать — это единичные случаи.

  6. Mihanman
    /#22074284

    Отличное оборудование у Вас

  7. N1ghtwish
    /#22092384

    Nexfet, hexfet, как их не назови, а все равно, как горели, так и горят.