Verbrauchen sich auch Transistoren? , 23 Jul. 2005 18:12
Radioröhrenverbrauchen sich wohl mit der zeit. Aber wie ist das mit Transistoren? Ich sammle so bischen Transistorradios aus Japan. Leider habe ich keine großen Kenntnisse technisch. Ich finde einige dieser Pocket-Radios werden über die Jahre schlechter.
Kai-Uwe
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Rainer
RE: Verbrauchen sich auch Transistoren? , 23 Jul. 2005 18:39
Hallo Kai-Uwe,
eigentlich verbrauchen sich Transistoren nicht, wenn ihre Betriebsdaten und Umgebungsdaten eingehalten werden. Es gab da mal ein paar Multi-Emitter-Typen für Sendeenstufen, da fielen wohl nacheinander Emitterstrecken weg und die Leistung ging dann zurück.
Schlimmer und oft wenig beachtet sind die Elektrolyt-Kondensatoren alter Radios (also auch Transistor-Radios). Die verlieren immer mehr ihre Kapazität. Folge ist bei Koppelkondensatoren und Emitter-Überbrückungskondensatoren ein schleichendes Nachlassen der Leistung. Aber auch bei Abblockungen der Betriebsspannungen in den Radio-Stufen, sinkt dadurch die Stufen-betriebsspannung.
Also den Elkos immer mit Mißtrauen begegnen.
MFG Rainer
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roehrenfreak
RE: Verbrauchen sich auch Transistoren? , 13 Aug. 2006 23:04
Guten Abend zusammen,
daß Transistoren sich nicht "verbrauchen" ist völlig korrekt. Insofern hat der Rainer hundertprozentig Recht. Dummerweise gibt´s da noch die Hersteller von allerlei elektronischem Gerät, die einen Betrieb von Halbleitern aus Kostengründen bis an ihre Grenzen ausreizen wollen. Da kann dann etwas merkwürdiges passieren: Halbleiter können ihr Verhalten verändern. Aprilscherz? Nein - sowas liegt mir als ernsthaftem Poster und Elektroniker äußerst fern. Beispiel: Die NF-Endstufe wurde beanstandet "wird nach x-min. leise und verzerrt". Nebenbeobachtung: Sie wird auch richtig heiß - und das bei Zimmerlautstärke! Messung des Endstufen-Ruhestromes: 1,5Ampere(!). Fehlerursache: Einer der beiden Endstufen-Transistoren hatte einen Leckstrom in der C-E-Strecke, war also immer etwas leitend auch ohne Ansteuerung. Der Verstärkungseffekt war aber dennoch vorhanden. Nachfragen ergaben: Das Gerät wurde oft mit "voller Pulle" betrieben. Weiter: Ein Fernsehgerät war mittlerweile das dritte Mal in der Werkstatt mit gleichem Fehler. Ursache war auch immer der gleiche Transistor. Nach Einbau eines zusätzlichen Kühlkörpers trat der Fehler nie wieder auf. Fazit: Beim dauerhaften Betrieb von Halbleitern an ihren Betriebsgrenzen scheint sich im Kristallgefüge allmählich etwas zu verändern, was irgendwann auch lawinenartig weitergeht und schließlich zum Totalausfall führt. Kommt das hier jemanden vielleicht bekannt vor?
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Der geschilderte Effekt ist aber kein "Verbrauch", sondern das würde ich als Defekt einstufen.
Generell ist die Lebensdauer von alten Radios fast schon gespenstisch hoch. Selbst Röhrengeräte gehen oft nach 50 Jahren noch sehr gut - und mit dem Tausch von ein paar Bauteilen wieder wie neu.
Und so ein moderner Transistorkoffer kann ja dann wohl einige hundert Jahre als werden, kennt er doch die beiden Hauptfeinde der Alterung nicht: Wärme und hohe Spannung. Einzig die Elkos tuns wohl nicht ewig.
Hallo Jürgen, die Effekte die Du beschreibst erscheinen plausibel und auch ich vermute schon seit längerem, dass besonders an der Grenze der Maximaltemperatur irreversible Änderungen geschehen. (Eigentlich solte ich es genauer wissen, aber während meiner Studienzeit war man schon froh, wenn man wusste, wie die Vorgänge überhaupt ablaufen sollen...) Aber nicht umsonst definieren Hersteller ja eine maximale Kristalltemperatur und bei der Herstellung spielt die Temperatur ja auch eine entscheidende Rolle. Ich denke, dass der Legierungs-/Diffusionsprozess, der während der Herstellung genutzt und dann beendet wird, durchaus weitergehen kann, wenn die Temperatur auf einen bestimmten Wert erhöht wird. Wenn man dann noch weiss, dass sich der Strom im Kristall nicht unbedingt gleichmässig verteilt sondern dass da "Hot-Spots" auftreten können, dann ist es leicht vorstellbar, dass vom spontanen Durchbruch bis zur langsamen "Nachdiffussion" alles möglich ist.
Also lautet mein Statement: Ja, Transistoren _können_ altern, es lässt sich aber vermeiden.
Interessantes Thema, wäre schön, die Meinung anderer zu hören! HH
Hallo liebe Forumsmitglieder, daß Halbleiter über die Jahre ihre Daten (fast immer zum Nachteil) verändern können, habe ich schon ein paarmal selbst erlebt. Meist ist die Hitze der Haupt-Übeltäter. Auch unterhalb der erlaubten Höchsttemperatur finden Diffusionsvorgänge im Kristall statt, die irgendwann zum Durchbruch führen können.
Aber auch die passiven Bauteile spielen da eine Rolle. Ich hatte vor über 10 Jahren mal einen "Welt-Empfänger" sehr billig erworben, mit dem ich eine Menge Bänder abhorchen konnte. Als ich ihn vor ca. 2 Jahren wieder in Betrieb nahm, um die Abstrahlung meiner Theremin-Oszillatoren zu prüfen, war das Signal über Gebühr verrauscht, und alle die schönen Sender, die ich immer bekommen hatte, waren nicht mehr empfangbar. Daran waren höchstwahrscheinlich eher gealterte Elkos schuld, weniger die Transistoren.
Doch bei modernen ICs, besonders in der Computertechnik, gibt es durchaus alterungsbedingte Ausfälle, die ich selbst erlebt habe: Als ich auf meinem PC ein neues Programm installiert hatte, das einen Neustart erforderte, roch es plötzlich nach Ampere, und die 2. Festplatte, die ich zur Datensicherung hatte, war vom System nicht mehr ansprechbar. Nach dem Ausbau fand ich in zwei hochintegrierten IC-Bausteinen, die für die Motorsteuerung zuständig waren, je ein kleines Brandloch. Deshalb konnte der Motor natürlich nicht mehr laufen. Da hatte die gefürchtete ELEKTROMIGRATION zugeschlagen. Die IC-Strukturen werden immer winziger und damit auch die aufgedampften Verbindungsleitungen auf der Chip-Oberfläche. Die durch diese extrem schmalen und dünnen Metallschichten fließenden Elektronen nehmen Metallteilchen mit und häufen sie in Plus-Richtung an, bis es einen Kurzschluß gibt. Auf der Gegenseite können auch Unterbrechungen auftreten. In Fachaufsätzen im Internet (Quelle weiß ich jetzt nicht mehr) fand ich Rasterelektronenmikroskop-Aufnahmen solcher Schadensstellen. Daran ist schon so manches kostbare Computer-Bauteil gestorben. Besonders anfällig sind Aluminiumleitungen. Deshalb gehen viele Chip-Hersteller zunehmend auf Kupferschichten über, bei denen die Elektromigration weniger gravierend ist.
Noch ein Fall: Als Student verdiente ich mal etwas dazu mit Reparaturen von HiFi-Geräten für einen Händler. Da bekamen wir ein älteres Gerät aus amerikanischer Fertigung herein, dessen Klirrfaktor über die Jahre unerträglich angestiegen war. Die Transistortypen der Endstufe waren nicht mehr zu kriegen, und ich war ziemlich ratlos. Schließlich erschlug ich das Problem durch eine extra starke Gegenkopplung, die den Klirrfaktor auf ein erträgliches Maß dämpfte, und der Kunde war zufrieden. Im Oszilloskop war übrigens kein gewöhnliches Clipping der Sinusbögen festzustellen, sondern bloß unschöne Verformungen des ganzen Signals. Vielleicht hat jemand von Euch schon mal so etwas Ähnliches erlebt?
Vor einigen jahren hab ich mal einen Interessanten Bericht in einer Computerzeitung (CT) gelesen. Da gab es ein paar Verückte die Computerspiele besessen wahren. Sie wollten die alten Spiele die früher in den Spielhallen standen für den PC emulieren. Dazu haben sie sich die alten Konsolen besorgt und dann die Eproms ausgelesen. Dabei hatten sie ganz massieve Probleme. Teils wahren die Chips nicht mehr lesbar oder auch ganz leer?? und sie mußten einige baugleiche Geräte zerlegen und vollständige Datensätze zu bekommen. Wenn Elektronische Bauteile nicht altern wieso gingen die Teile nicht mehr? Etwas ähnliches hab ich selbst an meinem PC erlebt. Ich hatte einen SCSI Controler den ich funktionsfähig ausgebaut hatte. Das Eprom auf dem Kontroler war etwa ein jahr alt. Ich hatte mir von Hersteller die aktuelle Firmware besorgt und unsere Elektroniker haben sie mir dann draufgeschrieben. Als ich ihn wieder eingebaut habe ging nichts mehr. Erst mit dem alten Chip war er wieder zu gebrauchen. Wieso wenn da keine alterung sein soll?.
Ich stell mal eine These auf. Jedes Material ist einem natürlichen alterungsprozess unterworfen. Ein Kondensator zun Beispiel trocknet aus wenn er zu lange gelagert wird. Andere Dinge fangen an zu korodieren. Was also spielt sich in einem Transistor oder Chip ab wenn er ein bestimmtes alter erreichthat? Da die Bauteile ja nicht in eine Vacuum betrieben werden sondern den natürlichen Umwelteiflüssen ausgesetzt sind müssen sie ja einem natürlichen Verfall unterliegen. Wie dieser aussieht das ist ja die frage die zu klären ist
Meine Antwort von Juli 2005 bezog sich auf Verbrauch, nicht auf Zerstörung oder Fehler oder nicht ordnungsgemäße Umgebung oder Mangelproduktionen. "Verbrauch" war hier im Vergleich zu Röhren-Emission-Nachlassen zu sehen.
Bei einer Röhre hast du sicher recht. Da im inner ja ein Vacuum ist wir die auch nach 50 jahren wenn sie unbenutzt ist noch so sein wie am ersten tag und sich erst bei einer nutzung verbrauchen. Was aber ist mit den normalen Elektronischen Bauteilen. Können die wirklich nicht schlechter werden im laufe der Zeit?
klar altern viele Bauteile. Nimm den Elko, bei dem die Flüssigkeit innen verdunstet und die Kapazität verringert. Oder einen Kondensator, wo die Isolierschicht langsam durch Feuchtigkeitseinlagerung schlechter wird.
Beim Standard-Transistor, der immer mit seinen richtigen Betriebswerten (also in sicheren Bereichen) betrieben wird, gehe ich davon aus, dass er kaum seine Verstärkungsfähigkeit langsam absinkend verliert. Allerdings sind mir - wie in dem damaligen Beitrag schon erwähnt - Multi-Emitter-Typen bekannt, wo nach und nach immer mehr dieser Strecken ausfielen.
Da Transistoren keine beheizbare Elektrode haben, ist ein Verbrauch im Sinne der üblichen Elektronenröhre nicht real denkbar. Ausfälle sind vermutlich auf evtl. Fertigungsmängel, undichte Verkappungen bzw. falsche Betriebsbedingungen denkbar. Als ein Beispiel erinnere ich mich an die Zeit, als ich UHF-Konverter für das zweite und dritte Programm baute. Da kamen die AF139, AF239 bzw. die sehr ähnlichen DDR-Typen GF145, GF147 zum Einsatz. Bei diesen UHF-tauglichen Ge-Transistoren wurde die Basis-Emitter- Strecke als relativ empfindlich beschrieben. Auch die Wärmezufuhr beim Ein- oder Auslöten spielt da mit hinein. Besonders empfindlich und anfällig sind MOS-Transistoren mit einer dünnen Isolierschicht zwischen Gate und dem Subtrat. Sie sind schon bei falscher Handhabung sehr durchschlagsempfindlich. Bei den gegenwärtigen hoch integrierten IC`s , kommt die Nanotechnik mit den dort verwendeten Bondierungsmaterialien als Ausfallquellen hinzu. Inwieweit die dort verwendeten Kunst- und Isolationsstoffe sich chemisch verändern, lässt sich nur vermuten. Diskrete Halbleiter tendieren somit eher zur Umgangsempfindlichkeit, als zum Nutzungsverschleiß.
Es ist klar das alles was an seiner Leistungsgrenze betrieben oder genutzt wird schneller hin ist. Da ist es egal in welchem Bereich das ist. Ein Motor der immer Vollast hat ist schneller sauer ein Seil was ständig an seiner Lastgrenze genutzt wird längt sich schneller bis es zu dünn wird und ein Transistor der am Limit betrieben wird fällt öter aus wie der Durchschnitt. Die Frage ist doch unterliegen Transistoren IC's und vergleichbare Bauteile einem ähnlichen Alterungsprozess wie etwa Elkos. Ich zmindest finde diese Frage sehr Interessant. Gelesen hab ich bisher noch nichts darüber. Ich werd aber mal etwas googeln und mal sehen ob es da in anderen Fohren ähnliche Diskusionen dazu gibt. Ist wieder ein schönes Thema und deswegen find ich dieses Forum so gut
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