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2024/06/11

計装用LNA記事下調べとか/デバイスメモ

計装用低雑音LNA関係下調べ/市販一般的な仕様
　en、～0.5～1nV/√Hz
　Zin、～20～Ω(VVF1.6相当)～1MΩ程度(ICR用では1～GΩ)
　耐電圧、+10dBm-max/入力DC耐圧10～(160V～(フォトマル用))
　Ga、+40～+60dB
　LPF/HPF、1KHz　(⇒不要)
　Noch,50Hz/60Hz　(⇒不要)
　入力DCバイアス、+5～9V-fix/ADJ、on/off
　Zo、50Ω,100KΩ,1MΩ、～0.5Vpk程度 
　帯域幅、DC/10Hz～50MHz, 0.5MHz～500MHz
　4パラ程度で組み込み可能な小型、1MΩ版と50Ω負荷でイケる奴
　単一電源・単三アルカリ電池電源(6～8本@9～12V)供給、TEK-Power-Lv2、5VUSBなど



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定電圧駆動タイプ(定電圧カスコード構成、1st側FETは粗選別で使用可)

1,「おじさん工房」0.35nV/√Hz,+60dB LNA関係話題
(J-FET定電圧駆動タイプ、BF862@3.5～10mA？、Vds1.6～2V?、8パラ、0.35nV/rtHz程度(12パラ@0.32nV/rtHz程度、4パラ@0.45nV/rtHz程度、単品0.75nV/rtHz程度))
https://ojisankoubou.web.fc2.com/rfc/rfc-5/index.html#20231105

https://www.dropbox.com/s/s0d1bdxpcesj87s/%E7%B6%9A%E3%83%BB%E7%8C%AB%E3%81%A7%E3%82%82%E3%81%A4%E3%81%8F%E3%82%8C%E3%82%8B%E3%83%AD%E3%83%BC%E3%83%8E%E3%82%A4%E3%82%BA%E3%82%A2%E3%83%B3%E3%83%97.pdf?dl=1

https://ojisankoubou.web.fc2.com/sharing/index.html




2,定電圧駆動方式で他の例(2004、シンチレーター用パルスアンプ)
BF862_4パラ、Vds2V前後、@Id3mA前後(@Gm25mS)、応答速度25～50MHz程度。つまり学者様ご意向としてフォトマル用は、初段0.45～0.5nV/rtHz程度で十分(帯域1KHz～50MHz程度)。



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定電流タイプ(Gm,Idss選別が必要)

1,Linear Audio, Volume 3, April 2012 /Samuel Groner's LNA 記事関係
(J-FET定電流駆動タイプ、BF862@1mA、8パラ、0.35nV/rtHz程度)
https://www.nanovolt.ch/publications/

(互換FETは2SK3557-6)
https://www.diyaudio.com/community/threads/groners-low-noise-measurement-amp-from-linear-audio-vol-3-spare-boards.287604/page-14




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カスコード・差動増幅器タイプ(Gm,Idss選別が必要)
(カスコードにてcrs抑制、Vds抑制にて低リーク&高入力抵抗、diffにてCMMR向上)

1,BUSM transimpedance amplifier(BF862+U431、1段差動カスコードICRチャンバーセンサー用アンプ(電荷センサー用アンプ))
1.8nV/rtHz@100KHz、帯域幅2.81MHz、AVx25、50Ω平衡ケーブル駆動(BF862@Vds1.5V/Id8mA、Rg1GΩ、Ig-leak<10pA)
https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S1044030507008094





Chapter 1.

著名なキモのJ-FET BF862 2Ap (NXP)は、既に廃番で入手できない状況。BF862を生産していたNXPの中国工場(2Aw /英ZETEXを通し買収？但し、既に2008年に米(台湾系)Diodes-incにより英ZETEXは買収され消滅していた筈、ZETEXとDiodes(無錫か上海？)の製品リストにはBF862は無い)と、香港工場(2Ap)は売却され、「謎の中国工場」は全く同じ品番物を依然として作っているらしい(マスクが同一かも不明、野良BF862 2AWか？、ebay販売など 2AW 06 などダメダメ)、(今の所？)性能は全く出ていない、NXP社から工場売却後は更に悪化したと噂の模様、世間的には偽造品扱い(将来的にはマトモになってセカンドソース契約？)。又、2Aw-、2Ap- 、各々の偽造品が溢れている状態らしい。元来はEU工場(Philips- TELEFUNKEN？/NXP)製2Ap、又は、旧香港工場(NXP/Nexperia？)製2Apが高い評価。

BF862(J-FET)の低雑音駆動条件・領域はデータシートに記述が無いが使用大勢、Id1～3mA程度(パルスアンプ例にて～3mA台程度)、大勢Vds1.5～2V(～2.5V)程度(1.5V@カスコード/～/約2～3.8V@5mA)(Idss14～16mA前後品)らしい(J-FET一般的には2～4mA、NPN-BJTでは、Ic3～6mA、6～9mA、又は11～13mA)。ネット情報では、単体1段1.1nV/rtHz程度が実勢、Zin:1MΩよりも100KΩの方がブッチギリ低雑音な様だ。

https://www.mvaudiolabs.com/diy/modern-jfet-noise-measurements/

https://3roomlabs.blogspot.com/2017/02/jfet-low-noise-amplifier-exploration.html



世間的に議論されている DC～HF帯域LNA用途でのBF862-2Ap亡き後の代替用現代品J-FET；
2SK369(0.7nV/rtHz,Ciss75pF,Crss15pF/Vds4V以下にてIg1pAクラス可)
2SK715-V
2SK932-23
2SK2394-6
NSVJ2394SA3 (2SK2394-7)
2SK3557-6 (NF1dB@Rg1KΩ,Id1mA,1KHz)
NSVJ3557SA3 (2SK3557-7)
LSK170A (2SK170)
CPH3910 (J310、NSVJ3910)
CPH6904 (CHP3910のペアパッケージ、Source-common)
JFE150
BF861A/B/C(廃番僅少？)
IF3601(0.35nV/rtHz,ciss650pF,crss80pF)
IF3602
IF9031(0.7nV/rtHz,ciss60pF,crss20pF)
IF4500(0.9nV/rtHz,Ciss35pF,crss8pF)

2SJ74
MMBF5462
SMP5116 　　　　　、などが議論・提案。

2SK2394-6、2SK3557-6、は、超低周波領域(～500Hz)ではBF862-2Apを上回る低雑音性能と評価(残念ながらCissは大きい)、8パラ(AF帯域対象、Ciss合計60～80pF)にて大勢0.3～0.4nV/√Hz@BF862-2Ap、vs, 0.4～0.5nV/√Hz@2SK3557-6程度実例。Samuel Groner's LNA基板での2SK3557-6(@1mA相当8パラ)実装にて0.41nV/rtHz(Id@1mA？であればId2.5～3.5mA増(Gm増)で更に改善？)など。


HF～SHF帯
2SK571(NE72084)(GaAs/J-FET/NF0.6dB@2GHz,10～12mA)
　＊下は50MHz帯程度まで安定した作例
NE76184A(GaAs/J-FET,2SK571互換)
NE76084(GaAs/J-FET/NF0.55dB@2GHz,2～12GHz、10mA程度必要)
　＊77～130MHz程度まで安定した作例。50MHz可？
SAV541+(GaAS/J-FET/NF0.4dB@900MHz,45MHz～4GHz,30～50mA程度必要)



低雑音差動増幅器、カレントミラー；
U-430
U-431
CPH6904
IF3602
2SK2145-GR/-BL
2SK3320-GR/BL
HN4C06J-BL(NPN-pair)
HN4A06J(PNP-pair)
2SA798(PNP-pair  2SC796 pair)


低雑音定電流源；
2SK30A
2SK208
2SK209
J109(40mA-typ@Vgs0V)
MMBFJ108(80mA-typ@Vgs0V)




AF・HF～UHF帯BJT；
2SA970-BL (2SC2240-BLとカタログペア)
2SA1312-BL(2SC3324-BLとカタログペア)

2SC2240-BL
2SC3324-BL(NF0.2dB,ft～100MHz) (2SC224-BLの後継とされる)
2SC3355
2SC3356S(RE/R25、NF1.1dB@1GHz/7mA,Cre0.55pF)
2SC3357-E(R25 (NF1.1dB@Ic7～9mA/1GHz))
2SC4926(NF1.1dB@Ic5～8mA)
2SC5231
2SC5488A(NF1dB@1GHz/7mA,Cre0.45pF(2SC3356R/R24互換))
BUR520A
BUR530A
BUR550A(NF0.6dB/Ic6～8mA)
BUR550XA　　　　　　　　　　、...など。


HF～UHF帯LNA用IC(GainBlock)；
PSA2-6+(DC～7GHz,NF2.1dB@1GHz,15mA)
PSA4-5043+(～4GHz,NF0.75dB@1GHz、33mA@3V程度必要)
BGA427(0.1～3GHz,NF2dB@1GHz、9.5mA@3V程度必要)
BGA428(0.1～4GHz,NF1.4dB@1.8GHz、8～8.2mA)
BGA2817(NF3.9dB,ゲイン一定約24dBの周波数範囲が広い)

Hi-Zin_DCサーボ系LNA用OP-AMP；ADA4898(0.9nV√Hz)、OPA891(0.9nV√Hz)、など。



SCF,ICM,チャージポンプ用低リーク用途OP-AMP；
VHF～SHF領域低雑音デバイス；SiGe系、GaAs系各種新デバイス(NF0.5～1dB)が提案。

https://datasheet.octopart.com/CGD1042H%2C112-NXP-Semiconductors-datasheet-65441931.pdf

https://www.renesas.com/jp/ja/document/dst/ne76084-ds-p11843ej2v0ds00






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その他

2SC1400U / 2SA750 

2SC2240GR/BL　(2SA970GR/BL)
低電圧領域(Vce:1～6V,Ic:～6mA)でhfeの変化が小さく、AFバッテリー機器用や低雑音プリアンプ用で著名。


2SC1775A -E / 2SA872A-E
昔のオーディオ用低雑音・高hfeで有名。低電圧領域でのVce変動に敏感で、3V以上の高目の電位差で使わないと特性が出なかった。



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小信号FETチェッカー

Peak DCA-55/DCA-75
https://www.peakelec.co.uk/acatalog/dca75-dca-pro-semiconductor-analyser.html#SID=24

https://www.peakelec.co.uk/acatalog/pca23-peak-component-adapter-sot23.html#SID=27


ちっちゃくて1個1個調べるのがたいへん。1個ピンセットでつまんでセットする～シラベル@3～5分格闘。とてもぢゃ無いが全数選別とか無理。



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チップコンデンサ電子カタログSimSurfing
https://ds.murata.co.jp/simsurfing/index.html?lcid=ja



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2SC3356S (R25)が既に廃番、ebayなど通販にはなぜかコレも偽造品だらけ感(QRコードなど刻印無、全体的にツルっとしている(2次塗装？))様相。又は、同一型番にてThink？とかブランドのスペック違い別製品みたい。BUR550ARなどを代替品に使う場合は、Ic,hfeが不足にて定数変更・配慮が必要。同じ様な特性でエキサイタ用(放熱強化版？)の、2SC3357を探す」ってのもあるかもだったが、3357も「S(R25)」は絶版払底、R24,R23(DC-hfeが若干低い)が少し残っているダケっぽい。

著名Aliexp、ebay、Amazon、国内半導体商社KS業社なども古いデバイスのマトモな在庫は無くなりつつあるらしく、3356ではないが遅くとも2024年には偽造品を単に仲介で掴んでいるとかもらしく、hfeやら捺印がおかしいブツ(再生リマーク？複数銘柄、ピン損傷など)を販売、複数回送って来た。パワエレ修理用では冗談返金では済まされない状況(1回、耐圧やってみたら木造民家内でTrブッ飛びw)。アキバ古株老舗社でも半導体をチェックする設備は持っていない、又は、既に昭和時代国内品の自社在庫はかなり前に払底し、中国から調達とかでシロウト個人レベルと大差無い模様。2024年現在、正規品半導体を確実に扱えるのはほぼ、Digikey,Mouser,RSなど「自らメーカー直仕入れしている大手商社だけになったな」状況(RS、モノタロウやらはメーカー絶版発表と同時に在庫なし」とかになったりするので実在庫は少ないのかも...)、米国でもBF862絡みでは中堅Jam＊やらでもトラブルらしい、全般的に回収中古半導体やバッタ物やらは日本国内もHK,S'pore系ももう殆どダメになったんぢゃね(市場は死んだな)。日本製電子機器を分解して器用綺麗に半導体回収して販売する“良い国“w」やったが、レーザーリマークまで駆使して部品を偽造しちゃうとかマ、逝ってよし自殺行為やな。(そういや昔、CPU仕入れたらまず開封1発目「トレイの全てのセラミックの厚さをノギスでチェック」「ロット番号とフォントの字体確認」とかあったね...)
有機ハイブリットコンデンサやら、積層セラミックコンデンサ、超低容量TVS、SiGe,SiC、...とか進歩はあるものの、溢れる様にあった優秀なディスクリート素子はどんどん無くなり、あっても自動実装でしか扱えないミニサイズばかり(1608Mサイズが手付け組み立て・修理は限界...)に。


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なんと、ダイオードの偽造部品に引っ掛かってしまうorz.

オンセミのMUR420を中華アリエクで買ったら酷い偽物だったよ。到着、デートコード見たら「NK20」、製造コード「GA」、アレレレ.... Vfを測定すると、2.5V@1A、1.9V@500mAもあり(純正は0.75V@1A-typ@25℃程度)、実装してブットビ焼損になるところだったよ。
安価なダイオードでマサカネ...中国人から半導体を買うのは冗談通り越して危険すぎる。



Chapter 2.


現状現行品、又はまだ入手可能デバイス


クランプ用Di

CPINUC5206-HF　pin-Di 0.15pF-typ Vf:0.6～1V 1608M
　　(Ir～100pA/～Vr10V)

AE880　Diアレイ　8素子アノードコモン　ct3.5pF@Vr6V
CE880　Diアレイ　8素子カソードコモン　ct3.5pF@Vr6V

1SS178　(アキシャルリードタイプ、ct0.8pFtyp)
1SS352　(ct0.4～0.5pFtyp)
(約0.3～0.55Vpk、-0.45～+4.8dBm制限@+50～-25℃、約30～55KΩ相当？)

1SS362TE85LF　(@ct0.5pFtyp)(1SS352の2個スタックタイプ？)
(内部2個直列、約0.6～1.1Vpk、-0.45～+9dBm制限@+50～-25℃、約60～110KΩ相当？)
(内部2個直列x2、約1.2～2.2Vpk、+11.58～+16.8dBm制限@+50～-25℃、約120～220KΩ相当？)

RN739FT106　pin-Di (2個スタックタイプ、@ct0.4pFtyp@1MHz)
(～+4dBm～+5.56dBm-max@内部1個,40～60KΩ,0.4～0.6V@10μA@+75～-25℃相当？)
(～+8dBm～+11.58dBm(0.8～1.2Vpk)-typ@内部2個スタック,80～120KΩ@+75～-25℃相当？)
(～+14.08dBm～+17.6dBm(1.6～2.4Vpk)-typ@内部2個スタックx2,160～240KΩ@+75～-25℃相当？)

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TVS/ZNRメモ

GG060303100N2P TVS CA 3.3V 13pF 1608M
GG060305100N2P TVS CA 5V  13pF  1608M
GG0603052R542P TVS CA 5V 2.5pF 1610M  (～100MHz程度？)
CGA0603MLC-24E　ZNR 24V　0.2pF 1608M
XGD10603NR　ZNR 32V CA 0.09pF 1nA@24V 1608M
AXGD10603NR　ZNR 32V CA 0.09pF 1nA@24V  1608M
WE 82350120101　ZNR 12V(50Vpk) 100pF 2012M
WE 8231606A　ZNR  6V (40Vpk) 0.05～0.15pF、1608M ～1GHz 
WE 8231614A　ZNR 14V(45Vpk) 0.05pF 1608M
CG0603MLU-3.3E 3.3V用　ZNR 0.05pF 5nA@3.3V 1608M
CG0603MLU-5E  5V用　ZNR 0.05pF 1608M
CG0603MLU-12E 12V用　ZNR  0.05pF 1608MCG0603MLU-24E 24V用　ZNR  0.05pF 1608M
D5V0S1UN2LP1610-7  5V用　TVS-ZD  A(単向) 390pF 1608M相当
WE  824031815  5V用　TVS-ZD  A(単向)  250pF 1608M相当
DF2S6P2FU,H3F 5V用　5.5V TVS-ZD  A(単向)  600pF 1608M相当


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J-FET

LSK170A(2SK170)
CPH3910(J310、NSVJ3910)
2SK369-GR/-BL(0.7nV/rtHz,Ciss75pF,Crss15pF/Vds4V以下にてIg1pAクラス)
2SK715-V
2SK932-23
2SK2394-6
NSVJ2394SA3(2SK2394-7)
2SK3557-6(NF1dB@Rg1KΩ,Id1mA,1KHz)、NSVJ3557SA3(2SK3557-7)
JFE150  (Ti推奨、ICR用、Ig1～10pA@Vds～5V)
BF861A/B/C(廃番僅少？)
IF3601(0.35nV/rtHz,ciss650pF,crss80pF)
IF3602 (diff)
IF9031(0.7nV/rtHz,ciss60pF,crss20pF)、IF4500(0.9nV/rtHz,Ciss35pF,crss8pF)

2SJ74
MMBF5462
SMP5116




低雑音差動増幅器、カレントミラーペア
U-430、U-431
IF3602
CPH6904 (CPH3910 x2、Source-common)
2SK2145-GR/-BL
2SK3320-GR/BL
HN4C06J-BL(NPN-pair)　(2SC3324BL相当のペア、 信号源Zに敏感。)
HN4A06J(PNP-pair)　(2SA1312GR相当のペア、 信号源Zに敏感。)


低雑音定電流源
2SK30A、2SK208
2SK209
J109(40mA-typ@Vgs0V)
MMBFJ108(80mA-typ@Vgs0V)



HF～VHF帯BJT
2SC2240-BL
2SC3324-BL(NF0.2dB,ft～100MHz) 信号源Zに敏感。
2SC3355(-K NEC/-L UTC製、高hfe、選別必要)
2SC3355L-AL3(UTC,SOT323)
2SC3356S(RE/R25 (NF1.1dB@Ic7～9mA/1GHz))
2SC3357E(R25 (NF1.1dB@Ic7～9mA/1GHz))
2SC4926 (NF1.1dB@Ic5～8mA)

2SC4226　NF最適化(@1.2dB)ではIc≒7mA(Ga≒+9dB@900MHz)、ゲインが最高になるのはGa≒+11dB@1GHz@Ic≒20mA,NF≒1.7dB。


BFU520AVL　NPN NF最適化(≒0.65dB@900MHz)ではIc≒3mA@Ga≒+17dB、電流流してGa≒+18dBとなるのはIc≒10mA@900MHz,NF≒0.95dB)。カタログだと433MHz帯で550ARよりもNFが良好。同じ電流を流してのftがBFU550ARよりも高い。低温でのhfe低下がBFU550Aより少ない。


BFU530AVL　NPN NF最適化(≒0.6@900MHz)ではIc≒2mA@Ga≒+15dB、安定性はBFU550ARとあまり変わらない、電流流してGa≒+18dBとなるのはIc≒10mA@900MHz,NF≒0.85dB)。カタログだと433MHz帯で550ARよりもNFが良好。同じ電流を流してのftがBFU550ARよりも高い。


BFU540A (SiGe) 絶版。ft、hfeがBFU5xシリーズ中最高っぽい。
(発振しそうなフンイキの奴)


BFU550AR　NPN NF最適化(≒0.6dB@900MHz)ではIc≒3mA@Ga≒+17dB、但し安定性が高そうなのはIc≒10mA程度(Ga≒+18dB@900MHz,NF≒0.9dB)、Ic20mAでもGa≒+18dBとあまり変わらない(NF≒1.1dBに悪化)。Ic7mA@Ga≒17.5dB,NF≒0.75dB)


BFU550XAR　NPN NF最適化(≒0.75@900MHz)ではIc≒2mA@Ga≒+15dB、安定性はBFU550ARとあまり変わらない、電流流してGa≒+18dBとなるのはIc≒6mA@900MHz,NF≒0.8dB)、BFU550ARよりも(電力比で)2倍はゲインを稼げる可能性がある(Ic10mAでGa≒+21dB,NF≒0.9dB)。




VHF～UHF帯LNA用IC；SAV541+、PSA2-6+、
Hi-Zin_DCサーボ系LNA用OP-AMP；ADA4898(0.9nV√Hz)、OPA891(0.9nV√Hz)、など。
SCF,ICM,チャージポンプ用低リーク用途OP-AMP(Ir,Ig,～10pAクラス)；

VHF～SHF領域低雑音デバイス；SiGe系、GaAs系
NE76084  MES-FET (micro-X)  下は130MHz帯LNAまで製作例


抵抗器雑音レベル(厚膜とソリッド(RF無誘導など)はNG)
金属皮膜抵抗器(アキシャル,メルフ,プレートR)≒薄膜SMD


比較的低雑音な電池：NiCd、NiMH、アルカリ乾電池
(Li系はショット雑音が問題視)




Chapter 3.


手っ取り早く「Samuel Groner's LNA」は、基板ガーバーデータが公開されていたので、それをJLCPCBに送るだけで(多層基板だけど)出来るみたい...なのでソノヘンから手を付けてみるか...

あと、BF862-2Apが何処かに残って無いか検索し捲った処では、中国国内の通販店に2Ap-06、2Ap-52とか、僅か2店舗はある様だ(勿論、写真だけで実在庫か本物か」とかは全く不明)。あとはPhilips時代の十字型(micro-disc)の奴が、たまにebayに出る事もあるみたい(1980年代物？経年劣化、惚けて無いかとか心配も...)。

実際に作るとしたら現実的には2SK3557-6、でもとりあえずebayのBF862-2Aw、試しに買って1個開封試用してみる事に(2SK3557はまだ当面はあるのでは...)。


←写真が不鮮明、2AW？

https://www.ebay.com/itm/391180444557

勿論最近はNXPは生産していないので、野良品の可能性も高い、正規品だったとしても2Awなので1～2KHz以下ではNXP旧香港工場製2Apに及ばない過去実績らしい。...SNSで投稿されている感じだと、アタリであれば10～50KHz以上で元の0.6～1nV/rtHz程度まではまぁ落ち、最悪LF～HF帯ではLNA用としては使えるらしい、殆どの人は疑問を持たずに使っているみたい。どの途、部品選別に使える治具やらLNA自体が手持ち無いし.....とりあえず出品者(adeleparts2010)はこのBF862出品に関しては現時点220件以上売れている事に成っているが、前後4000件の評価検索した範囲で評価実績自体が無かったので、売れてからどうなったか判らない。

ebayは米国企業、多くの出品者が「ZETEX」とか他人のブランド名でW28U(中身はMosFET WNM2020 が多いらしい)とか偽造品やらリマーク品を売って只で済むとは思えないし、昔はそういう空気や中国業者にもebay遠慮」みたいなのが感じられたが、最近はそうでも無いのかも。BF862に関しては「Idss25mA」とか「業界の人？」,「わざと際どい言い方？」とか思っちゃう出品もあるし、BF862-W28U問題なんか10年ぐらい前からあるのマダ続いている」ってのもある。再生品半導体やら中華バッタで昔は著名w」だったUTSOURCEとかではBF862について、「4.7nV/rtHz@1KHz、Ga94dB」w/、謎の「NXP/PHI」又は「PH3」とかメーカー名のもある。「ZETEX」ブランド名をセールスに堂々と使っているものも多いから、若しかすると英企業・台湾企業もグルなのかも。


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来た。

←意外な事に？包装テープが古びてカールしていた。横置きにリールを積み重ねて温度高目の常温倉庫に1年超ぐらい長期保管してた様な感じ。ちゃんと湿度管理していたのか...端子部にはまだ輝きがあり吸湿劣化まではしていない感じ...
マーク：2AW 84

「w」文字は大文字になってんね...レーザーマーキング、削った様子とかには見えない...　簡易テスタ(TC1)では　Id1mA@Vg693mV、代表値に乗った範囲相当にはなっている。厚さを計ったり色々やったが外観ではナントモ、
組み立ててgm,NF測定しないと諸々解らないな。どの途、IdssとNF選別とかは必要。....あとは硝酸とかで外周器を焼いてチップそのものを拡大とかして見る」とか...(実際には落射照明付き金属用顕微鏡(偏光板入り)やらが無いと出来なさそう...)。









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