Магические числа электроники: 2222

Г.Келл
опубликовано в журнале НОВОСТИ ЭЛЕКТРОНИКИ №8/07

Дискретные полупроводниковые приборы, появившись на десятилетия раньше интегральных микросхем, дали немало знаковых для электроники чисел. Достаточно вспомнить, стандартные для отрасли, диоды 1N4001, BAV99 или МОП-транзисторы 2N7002. Но до них, возможно, очередь дойдет в будущем, а сейчас наш рассказ об одном из самых популярных и "древних" биполярных транзисторов - 2N2222. Поиск по этому сочетанию в Google дает 670 тыс. ссылок, в т.ч. более 1 тыс. в домене .RU !

Создателем транзистора 2N2222 стал сотрудник компании MOTOROLA Джек Хайничен (Jack Haenichen). Вернее он был изобретателем кольцевой (annular) топологии для планарной технологии производства кремниевых транзисторов. Два патента Джека Хайничена - 3226611 и 3226613 стали основополагающими и находятся в одном ряду с патентами других создателей транзисторной технологии - Шокли, Тиала, Аталла и Хоерни.

Джек Хайничен пришел в Полупроводниковый Дивизион компании MOTOROLA в 1959 году, когда компания уже серийно производила германиевые транзисторы (в основном для собственных нужд) и только нацелилась "на кремний". Хотя конкуренты - Texas Instruments, Fairchild, Philco уже освоили выпуск сплавных кремниевых транзисторов. В "полупроводниковой команде" MOTOROLA было 50 человек, многие из которых были выходцами из других компаний, к примеру, Гарри Кноулес (Harry Knowles) из Bell Labs и Ал Филипс (Al Phillips) из GE. Сам Хайничен до этого непродолжительное время работал в Bell Labs. Пост главного технолога в команде занимал Вилф Корриган (Wilf Corrigan), но в те годы структурные и технологические вопросы столь тесно переплетались, что разработчик структуры транзистора неизбежно вникал в вопросы материаловедения и технологии. Вот почему в активе у Джека Хайничена патенты двух видов - structure и method.

В 60-е годы прошлого века патентование структур и технологий транзисторов было очень важным элементом конкурентной борьбы. Всем приходилось платить компании AT&T, владевшей базовым патентом на транзистор. Поэтому все активные игроки на транзисторном рынке старались как можно плотнее "застолбить" собственные структурные и технологические усовершенствования с тем, чтобы путем перекрестного лицензирования, с той же AT&T, уменьшить собственные выплаты. Важнейшим патентом на планарный транзистор владел Джин Хоерни, в то время работавший в Fairchild, а патент на МОП-структуру принадлежал Бобу Нойсу, одному из основателей компании Intel.

Начав с копирования транзисторов Fairchild, "полупроводниковая команда" MOTOROLA довольно быстро усовершенствовала технологию. Интересно, что делалось это с учетом потребностей и в тесном взаимодействии с потенциальными потребителями - производителями радиоэлектронной аппаратуры компаниями Tektronix и Hewlett-Packard. Одной из задач, стоявшей перед разработчиками было создание высоковольтных (> 50 В) p-n-p транзисторов, что было невозможно в рамках существующей планарной технологии. Изобретенная Джеком Хайниченом кольцевая (annular) структура, позволила получать p-n-p транзисторы с напряжением до 100 В. Столь же успешно она могла применяться для производства n-p-n транзисторов. Нелишне напомнить, что в те годы транзисторы формировались на пластинах диаметром 1 дюйм, и общее их число на пластине не превышало 500.

В марте 1962 года в Нью-Йоркском Колизее проходила ежегодная конференция Института Инженеров по Радиоэлектронике (предтеча IEEE), на которой Джек Хайничен сделал доклад о семействе комплиментарных транзисторов, имеющих кольцевую структуру (STAR-топология). Семейство состояло их четырех p-n-p транзисторов 2N2904, 2N2905 (корпус to-5), 2N2906, 2N2907 (корпус to-18) и четырех n-p-n 2N2218, 2N2219 (корпус to-5), 2N2221, 2N2222 (корпус to-18). Все эти транзисторы имели достаточно скромные по нынешним временам параметры: напряжение на коллекторе 40 или 60 В, ток коллектора 600 мА, коэффициент усиления не менее 100, и полосу частот порядка 100 МГц.

С тех пор минуло 45 лет, но то ли характеристики 2N2222 были столь универсальными, то ли само число из 4х двоек запоминалось легче всего, но спрос на эти транзисторы хотя и пережил свой пик, но остается стабильно высоким и в наши дни. Считается, что выпущено их несколько миллиардов и по всем признакам снятие с производства им не грозит. В 1965 году MOTOROLA вывела на рынок стандартный пластиковый транзисторный корпус to-92 и, чтобы облегчить идентификацию изменила префикс - так 2N2222 стал называться PN2222. С приходом эры поверхностного монтажа MOTOROLA выпустила MMBT2222 в корпусе sot-23. В этом же корпусе Philips выпускал PMBT2222, а Zetex FMMT2222. Выпускаются ххх2222 и в корпусе sot223. Вообще число "2222" с разными префиксами можно встретить в номенклатуре большинства производителей транзисторов - и это будет тот же самый 2N2222, ну может только с несколько уменьшенными размерами кристалла.

Джек Хайничен проработал в MOTOROLA вплоть до 1975 года, с конца 1960-х занимая должность вице-президента. Затем он перешел на госслужбу, заняв пост куратора инновационных проектов в департаменте экономического развития штата Аризона. И вышел на пенсию в 2002 году.

Аналогом 2N2222 в нашей стране стал, выпускавшийся минским "Транзистором" КТ3117. Тоже весьма универсальный и популярный прибор, которому, однако, не удалось затмить собой самый популярный n-p-n транзистор на территории СССР - КТ315. Уверен, что число "315" большинство наших электронщиков, начинавших карьеру в 70-е годы, отнесут к разряду магических. Вероятно, сотни миллионов этих n-p-n транзисторов в оранжевом корпусе и с плоскими выводами были выпущены в СССР (чуть позже появился и комплементарный p-n-p транзистор КТ361). К сожалению, найти что-то определенное об истории их создания в Интернете автору не удалось. Если память не изменяет, первые КТ315 выпускались киевским "Кристаллом", а КТ361 - томским НИИПП. И очень занятен был принцип их маркировки … Но это уже выходит за рамки повествования о "магических числах".