¿Por qué algunos diodos tienen un paquete de vidrio?

En pocas palabras, ¿por qué algunos diodos, como la mayoría de los diodos Zener y Schottky, tienen un paquete de vidrio en lugar del paquete de plástico más tradicional?

¿Es la facilidad de fabricación, las propiedades térmicas o algún otro fenómeno eléctrico?

Para que pueda ver el flujo de corriente.
Si tiene suficiente corriente a través de su diodo para poder ver la corriente, el empaque probablemente sea irrelevante.

Respuestas (2)

Los primeros diodos semiconductores estaban en su mayoría envueltos en vidrio, lo que brindaba la ventaja de que eran herméticos y no dependían de la pasivación del chip para sobrevivir al calor y la humedad. El paquete de vidrio también permite una temperatura de funcionamiento muy alta. Los primeros dispositivos como el 1N34A (germanio) y el 1N914, así como la serie 1N7xx Zener se hicieron muy populares y económicos.

Los dispositivos empacados en plástico fueron desarrollados para reducir costos donde el alto rendimiento no era tan importante.

Por ejemplo, el vidrio 1N4148 tiene una temperatura de unión máxima de 200 °C en comparación con solo 150 °C para el 1N4001 con empaque de plástico.

También se han producido diodos de paquete cerámico.

Uno de los aspectos a tener en cuenta con los diodos encapsulados en vidrio es su sensibilidad a la luz.
@GeorgeHerold ¿Se puede medir con, digamos, un 1N4148? He oído eso, pero nunca me han mordido (todavía). Supongo que ahora que uso BAVxx todo el tiempo es poco probable que suceda.
Nunca he tenido problemas con los 1n4148. (Acabo de colocar uno debajo de una bombilla incandescente con corriente de medición DMM, obtuve ~ 30 nA justo en el límite de resolución de mi medidor, por lo que es un poco sospechoso, pero estoy bastante seguro de que es real). (Soy demasiado perezoso para sacar las armas grandes.) He tenido el mayor problema con los Zeners (20V) que uso en una fuente de ruido. Los ejecuto justo cerca de la rodilla, y la luz simplemente matará todos los encantadores picos de ruido. Allí, las corrientes de polarización están en el rango de 1-10 uA. No estoy seguro de por qué los zeners parecen ser más sensibles.
Secundo la realidad de la sensibilidad a la luz, aunque es una corriente muy pequeña y significativa solo en los circuitos más sensibles. Los LED hacen fotodiodos decentes en caso de apuro, y apuesto (aunque es solo una suposición) a que un Zener que funciona cerca de la rodilla comparte algún mecanismo con un fotodiodo de avalancha .
@PhilFrost Según se informa, una foto con flash de un microcontrolador basado en EPROM de estilo antiguo (del tipo con una ventana de cuarzo para el borrado de rayos UV) podría hacer que se trabe y se destruya si estaba encendido en ese momento.
El problema de la fotografía con flash y los componentes de silicio no ha desaparecido por completo: raspberrypi.org/blog/xenon-death-flash-a-free-physics-lesson . Supongo que la lección aquí es no usar troqueles de silicio desnudos sin recintos.
@JackB Hay una buena cantidad de partes en ese tipo de paquete pequeño en estos días. Vale recordar.
Me pregunto si era posible tener esos primeros bigotes de gato en un paquete de plástico.

Propiedades termales. El vidrio y el semiconductor se expanden y contraen al mismo ritmo. Esto es para la confiabilidad de los diodos de señal. Las expansiones o contracciones a diferentes velocidades dañarían el semiconductor.

Documento relevante de 1961

CET SiO2 = 5e-7, Si = 2,6e-6. ¿En qué sentido de "coincidencia" son iguales?
Lo siento, algunas aclaraciones y algo de historia: electronicdesign.com/archive/… El vidrio utilizado era de una estructura molecular como pyrex.
Es decir, a partir de 2001, los diodos de vidrio fueron el primer tipo de empaque. Así que este enlace no es compatible con lo que crees que hace.
Debo estar malinterpretando tu comentario. Estaba respondiendo a la diferencia de expansión térmica del vidrio utilizado en el proceso. Eso es todo lo que estaba tratando de apoyar.
Los primeros envases fueron de vidrio, eso data de la década de 1950, encontrando un papel de la era moderna sobre igualar CTE en un aspecto que está fuera de tema (no se trata de envases, se trata de pasivación sin envase), una cita de ese papel " .. de láminas de diodo de silicio se ha logrado con una técnica que puede proporcionar dispositivos semiconductores sellados herméticamente sin el uso de latas". Note cuidadosamente el "puede".
El documento es del 25 de octubre de 1961. La hipótesis contenía un "puede", pero el último párrafo dice: Ningún dispositivo falló en cinco meses. Los diodos probados bajo polarización inversa de 20 V y condiciones ambientales similares no mostraron ningún cambio después de dos meses de prueba, según los investigadores de IBM". Resumen de los resultados.
Si bien no es una respuesta tan completa, plantea un punto interesante, parece que el artículo vinculado habla más sobre un tratamiento de la matriz de semiconductores que sobre el empaque. +1 para obtener información interesante relevante para la pregunta.
Vi la fecha en la parte superior, 2001. Pero nuevamente, se trata de la pasivación NO del empaque, que es de lo que se trataba el OP. Es una cosa muy diferente. De hecho, esta pasivación de SiO2 a base de Pyrex nunca se comercializó realmente ya que la industria pasó a Si34 (que es un material increíblemente resistente e impermeable)
El coeficiente de expansión del SiO2 puro puede ser inferior al del silicio puro, pero la mayoría de los tipos de vidrio tienen un coeficiente de expansión que es mucho mayor que el del SiO2 puro. Sin embargo, lo importante no es la diferencia relativa sino la diferencia absoluta. El COE del material de vidrio de borosilicato es lo suficientemente bajo como para que pueda sobrevivir al calentamiento rápido a temperaturas superiores a las temperaturas de trabajo de las uniones de semiconductores, aunque toda la pieza no se calentará de manera perfectamente uniforme; si el COE del silicio es menor que eso, no debería haber problemas.
@supercat ¿No es de gran importancia la coincidencia del coeficiente térmico de expansión entre la envoltura de vidrio y los cables metálicos?
@AndrewMorton: Muchos materiales son ligeramente elásticos; lo que importa es si la diferencia en la expansión térmica es demasiado grande para ser absorbida por la deformación elástica.
@supercat Tenía la impresión de que, al menos para los diodos de señal pequeña, la unión se mantiene en el espacio libre dentro del sobre. Entonces, la transferencia térmica más significativa (es decir, descontando la radiación térmica) desde la unión al ambiente es a través de los cables, por lo que la diferencia en CoE entre el vidrio y los cables es más significativa que entre el silicio y el vidrio. (Creo que el documento EOtSM citado es una pista falsa porque trata sobre la pasivación al recubrir el diodo en lugar de un sobre sellado herméticamente). Pero no tengo 1N4148 para mirar a través de una lupa.
@AndrewMorton: para diodos de señal pequeña, el material interior está flotando. Mi objetivo principal al publicar fue responder al comentario que decía que el COE del SiO2 puro era demasiado pequeño para hacerlo térmicamente compatible con el Si puro; No sé qué tipos de vidrio son térmicamente adecuados para su uso en semiconductores, pero no creo que el hecho de que el SiO2 puro tenga un COE más bajo que el Si puro debería plantear ningún problema, ya que la mayoría de los vidrios tienen un COE más alto.
¿Por qué algunos diodos tienen un paquete de vidrio?
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