DE10205711A1

DE10205711A1 - Method and device for detecting a breakdown of a bipolar transistor

Info

Publication number: DE10205711A1
Application number: DE2002105711
Authority: DE
Inventors: Stephan Weber
Original assignee: Infineon Technologies AG
Current assignee: Infineon Technologies AG
Priority date: 2002-02-12
Filing date: 2002-02-12
Publication date: 2003-08-21
Also published as: AU2003205661A1; WO2003069362A1

Abstract

Der vorliegenden Erfindung liegt die Erkenntnis zugrunde, daß von der bisherigen Vorgehensweise, einen Durchbruch an einer Verstärkerstufe 10, basierend auf seinem Ausgangssignal, zu erfassen, abgegangen werden muß, da die Ausgangsspannung lediglich einen ungefähren Anhaltspunkt dafür abgibt, wann eine Überspannung eintritt. Ein Durchbruch eines zu schützenden Bipolartransistors 10 wird dadurch erfaßt, daß der Kollektor-Emitter-Strecke des zu schützenden Bipolartransistors 10 eine Kollektor-Emitter-Strecke eines Meßbipolartransistors 18 parallel geschaltet wird, und daß eine Detektorschaltung 20, 22, die mit einer Basis des Meßbipolartransistors 18 gekoppelt ist, den Basisstrom an der Basis des Meßbipolartransistors auf einen Durchbruchstrom hin überwacht, um auf diese Weise einen Durchbruch des Bipolartransistors 10 zu erfassen bzw. auf einen Durchbruch des Bipolartransistors 10 rückzuschließen.The present invention is based on the knowledge that the previous procedure of detecting a breakdown at an amplifier stage 10 based on its output signal must be abandoned, since the output voltage merely provides an approximate indication of when an overvoltage occurs. A breakdown of a bipolar transistor 10 to be protected is detected in that the collector-emitter path of the bipolar transistor 10 to be protected is connected in parallel with a collector-emitter path of a measuring bipolar transistor 18, and in that a detector circuit 20, 22 which is connected to a base of the measuring bipolar transistor 18 is coupled, the base current at the base of the measuring bipolar transistor is monitored for a breakdown current in order in this way to detect a breakdown of the bipolar transistor 10 or to infer a breakdown of the bipolar transistor 10.

Description

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf die Durchbrucherfassung an Verstärkerstufen und insbesondere auf die Erfassung eines Durchbruchs eines Bipolartransistors. The present invention relates to Breakthrough detection at amplifier stages and especially on the Detection of a breakdown of a bipolar transistor.

Elektronische Verstärkerstufen werden oft mit Transistoren aufgebaut. Diese sind empfindlich gegen Überspannungen. Dies gilt vor allem für den Transistorausgang, wie z. B. die Kollektor-Emitter-Strecke, da dort besonders hohe Spannungen auftreten und die Lastbedingungen schwanken können. In dem Fall, daß keine Schutzmaßnahmen getroffen werden, muß der Verstärker häufig unnötig überdimensioniert werden, um auch den Worst-Case-Fall einen korrekten Betrieb sicherzustellen. Dies wirkt sich wiederum negativ auf die Kosten aus und bringt eine Verstärkungsreduktion oder einen schlechten Wirkungsgrad des Verstärkers mit sich. Electronic amplifier stages are often made with transistors built up. These are sensitive to overvoltages. This applies especially to the transistor output, such as. B. the Collector-emitter path because there are particularly high voltages occur and the load conditions can fluctuate. By doing If no protective measures are taken, the Amplifiers are often unnecessarily oversized to too ensure correct operation in the worst case. This in turn has a negative impact on costs and brings a gain reduction or a bad one Efficiency of the amplifier with itself.

Eine bekannte Möglichkeit, einen Transistor vor einer Überspannung zu schützen, besteht darin, die Spannung über die Emitter-Kollektor-Strecke des Transistors beispielsweise durch einen Komparator mit einer Referenzspannung zu vergleichen und daraus ein Abschaltsignal zu ermitteln. Fig. 3 zeigt eine derartige Schaltung für den Fall eines HF-Leistungsverstärkers. Der HF-Leistungsverstärker ist in seiner Gesamtheit mit dem Bezugszeichen 100 bezeichnet und ist an seinem Eingang mit einem Signalerzeuger 102, wie z. B. einer Antenne oder einem Oszillator, verbunden, um ein zu verstärkendes Eingangssignal zu erhalten, und gibt an seinem Ausgang 104 ein verstärktes Ausgangssignal aus. Ein Komparator 106 ist an einem Eingang mit einer Referenzspannungsquelle 108 und an dem anderen Eingang über einen Diodengleichrichter 110 mit dem Ausgang 104 des Verstärkers 100 verbunden. An einem Ausgang 112 des Komparators 106 wird ein Signal ausgegeben, das als Abschaltsignal verwendet wird. Die Ausgangsspannung des Verstärkers 100 wird durch den Diodengleichrichter 110 gleichgerichtet, wodurch als Komparator 106 auch relativ langsame Komparatoren mit Schaltzeiten von einigen Nanosekunden oder länger eingesetzt werden können. Ein Nachteil an der in Fig. 3 gezeigten Schaltung besteht darin, daß geeignete Gleichrichterdioden in vielen IC-Prozessen nicht verfügbar sind, so daß hierfür externe Elemente eingesetzt werden müßten, was häufig nicht erwünscht ist und zudem den Aufwand und damit die Kosten erhöht. Ein zweiter Nachteil dieser Schaltung besteht darin, daß die tatsächliche maximal zulässige Spannung, bei der Verstärker 100 korrekt arbeitet, prozeßabhängig ist und erheblich streuen kann. Um einen sicheren Betrieb auch noch im Worst-Case-Fall abzusichern, müßte durch das Abschaltsignal 112 eine Abschaltung oder eine Spannungsbegrenzung unnötig früh eingeleitet werden. Es besteht deshalb der Bedarf nach einer Überspannungserfassung für Verstärkerstufen, die ein unnötiges Überproportionieren der Verstärkerstufe, um auch im Worst-Case-Fall einen sicheren Betrieb zu gewährleisten, vermeiden und somit helfen, Kosten zu sparen und einen verbesserten Wirkungsgrad zu erzielen. A known way of protecting a transistor from overvoltage is to compare the voltage across the emitter-collector path of the transistor, for example by means of a comparator, with a reference voltage and to determine a switch-off signal therefrom. Fig. 3 shows such a circuit for the case of an RF power amplifier. The RF power amplifier is designated in its entirety by reference numeral 100 and is connected at its input to a signal generator 102 , such as. B. an antenna or an oscillator, connected to receive an input signal to be amplified, and outputs an amplified output signal at its output 104 . A comparator 106 is connected at one input to a reference voltage source 108 and at the other input via a diode rectifier 110 to the output 104 of the amplifier 100 . A signal is output at an output 112 of the comparator 106 and is used as a switch-off signal. The output voltage of the amplifier 100 is rectified by the diode rectifier 110 , as a result of which relatively slow comparators with switching times of a few nanoseconds or longer can also be used as the comparator 106 . A disadvantage of the circuit shown in Fig. 3 is that suitable rectifier diodes are not available in many IC processes, so that external elements would have to be used for this, which is often not desirable and also increases the effort and thus the costs. A second disadvantage of this circuit is that the actual maximum allowable voltage at which amplifier 100 operates correctly is process dependent and can vary widely. In order to ensure safe operation even in the worst-case scenario, the shutdown signal 112 would have to be used to initiate a shutdown or a voltage limitation unnecessarily early. There is therefore a need for an overvoltage detection for amplifier stages which avoid unnecessarily disproportionately overproportioning the amplifier stage in order to ensure safe operation even in the worst-case scenario, and thus help to save costs and achieve improved efficiency.

Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, eine Vorrichtung und ein Verfahren zum Erfassen eines Durchbruchs eines Bipolartransistors zu schaffen, bei denen die Erfassung effektiver ist. The object of the present invention is a Device and a method for detecting an opening to create a bipolar transistor where the detection is more effective.

Diese Aufgabe wird durch eine Vorrichtung gemäß Anspruch 1 und ein Verfahren gemäß Anspruch 7 gelöst. This object is achieved by a device according to claim 1 and a method according to claim 7 solved.

Der vorliegenden Erfindung liegt die Erkenntnis zugrunde, daß von der bisherigen Vorgehensweise, eine Überspannung an einer Verstärkerstufe basierend auf seinem Ausgangssignal zu erfassen, abgegangen werden muß, da die Ausgangsspannung lediglich einen ungefähren Anhaltspunkt dafür gibt, wann ein Durchbruch eintritt. Erfindungsgemäß kann in dem Fall eines zu schützenden Bipolartransistors ein Durchbruch desselben dadurch erfaßt werden, daß zu der Kollektor-Emitter-Strecke des zu schützenden Bipolartransistors eine Kollektor-Emitter-Strecke eines Meßbipolartransistors parallel geschaltet wird, und daß eine Detektorschaltung, die mit einer Basis des Meßbipolartransistors gekoppelt ist, dem Basisstrom an der Basis des Meßbipolartransistors auf einen Durchbruchstrom hin überwacht, um auf diese Weise einen Durchbruch des Bipolartransistors zu erfassen bzw. auf einen Durchbruch des Bipolartransistors rückzuschließen. Durch diese Maßnahmen wird der Betrieb des zu schützenden Bipolartransistors in Gestalt des Meßbipolartransistors, an welchem die selbe Kollektorspannung wie an dem zu schützenden Bipolartransistor anlegt, nachgestellt und dadurch "beobachtbar" gemacht. Der Vorteil der erfindungsgemäßen Vorgehensweise besteht darin, daß durch die Erfassung des Basisstromes die Ursache für den Durchbruch des zu schützenden Bipolartransistors selbst erfaßt wird, nämlich der Durchbruch in der Kollektor-Basissperrschicht desselben. Ein weiterer Vorteil der vorliegenden Erfindung besteht darin, daß die Durchbrucherfassung selbstskalierend ist. Diese Selbstskalierung besteht darin, daß bei prozeßbedingter Erhöhung oder Verringerung der Durchbruchsspannung dementsprechend auch die Erfassung früher oder später bzw. bei niedrigeren oder höheren Spannungen einsetzt. The present invention is based on the finding that from the previous procedure, an overvoltage on a Amplifier stage based on its output signal capture, must be started, since the output voltage only gives an approximate indication of when a breakthrough entry. According to the invention, in the case of one protective bipolar transistor a breakthrough thereby be detected that to the collector-emitter path of the protective bipolar transistor a collector-emitter path a measuring bipolar transistor is connected in parallel, and that a detector circuit with a base of Measuring bipolar transistor is coupled, the base current at the base of the Measuring bipolar transistor for a breakdown current monitored to break through the Detect bipolar transistor or a breakthrough of the To conclude bipolar transistor. Through these measures the operation of the bipolar transistor to be protected in shape the measuring bipolar transistor on which the same Collector voltage as applied to the bipolar transistor to be protected, adjusted and thereby made "observable". The advantage the procedure according to the invention is that by the detection of the base current is the cause of the breakthrough of the bipolar transistor to be protected itself is detected, namely the breakthrough in the collector base barrier layer thereof. Another advantage of the present invention is that the breakthrough detection is self-scaling is. This self-scaling is that at process-related increase or decrease in breakdown voltage accordingly, the recording sooner or later or at lower or higher voltages.

Bevorzugte Ausführungsbeispiele und weitere Vorteile gehen aus der nachfolgenden Beschreibung sowie den Unteransprüchen hervor. Preferred embodiments and other advantages go from the following description and the subclaims out.

Bevorzugte Ausführungsbeispiele werden im folgenden Bezug nehmend auf die beiliegenden Zeichnungen näher erläutert. Es zeigen: Preferred embodiments are in the following reference explained in more detail on the accompanying drawings. It demonstrate:

Fig. 1 ein Schaltbild einer Schaltung zum Erfassen eines Durchbruchs eines zu schützenden Bipolartransistors gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel; Fig. 1 is a circuit diagram of a circuit for detecting a breakdown of a bipolar transistor to be protected according to a first embodiment;

Fig. 2 ein Schaltbild einer Schaltung zum Erfassen eines Durchbruchs eines zu schützenden Bipolartransistors gemäß einem zweiten Ausführungsbeispiel, die für eine Ausführung in Bipolartechnologie geeignet ist; und Fig. 2 is a circuit diagram of a circuit for detecting a breakdown of a bipolar transistor to be protected according to a second embodiment which is suitable for execution in bipolar technology; and

Fig. 3 eine herkömmliche Sicherheitsschaltung zur Überspannungserfassung. Fig. 3 shows a conventional safety circuit for overvoltage detection.

Es wird darauf hingewiesen, daß bei der folgenden Beschreibung der vorliegenden Erfindung Bezug nehmend auf Fig. 1 und 2 gleiche Bezugszeichen in den Zeichnungen gleiche Elemente bezeichnen, und daß eine wiederholte Beschreibung dieser gleichen Elemente vermieden wird. It is noted that in the following description of the present invention, referring to FIGS. 1 and 2, like reference numerals in the drawings denote like elements, and repeated description of these same elements is avoided.

Anhand von Fig. 1 wird zunächst eine Schaltung zur Durchbruchserfassung gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung sowie das grundsätzliche Erfassungsprinzip beschrieben. In Fig. 1 ist mit 10 ein zu schützender Bipolartransistor gezeigt, dessen Basis mit einem Eingang 12 verbunden ist, über den der Bipolartransistor 10 ein zu verstärkendes Eingangssignal empfängt. Der Bipolartransistor 10 ist mit seiner Kollektor-Emitter-Strecke zwischen einen Ausgang 14 und Masse 16 geschaltet, um an dem Ausgang 14 ein gemäß dem Eingangssignal an dem Eingang 12 verstärktes Ausgangssignal auszugeben. Ein Meßbipolartransistor 18 ist mit seiner Kollektor-Emitter-Strecke der Kollektor-Emitter- Strecke des Bipolartransistors 10 parallel geschaltet, indem derselben zwischen den Ausgang 14 und Masse 16 geschaltet ist. Die Basis des Meßbipolartransistors 18 ist über einen Strommesser 20 und eine optionale Vorspannungsquelle 22 auf Masse 16 geschaltet. Der Meßbipolartransistor 18, der Strommesser 20 und die optionale Vorspannungsquelle 22 bilden zusammen eine Durchbruchserfassungsschaltung 24 für zu schützenden Bipolartransistor 10. Referring to Fig. 1, a circuit for breakthrough detection according to a first embodiment of the present invention as well as the basic principle of detection will be described. In Fig. 1 there is shown a bipolar transistor to be protected, whose base is connected to an input 12 by 10, receives through the bipolar transistor 10 to be amplified input signal. The bipolar transistor 10 is connected with its collector-emitter path between an output 14 and ground 16 in order to output an output signal amplified according to the input signal at the input 12 at the output 14 . A measuring bipolar transistor 18 is connected in parallel with its collector-emitter path to the collector-emitter path of the bipolar transistor 10 , in that the same is connected between the output 14 and ground 16 . The base of the measuring bipolar transistor 18 is connected to ground 16 via an ammeter 20 and an optional bias voltage source 22 . The measuring bipolar transistor 18 , the ammeter 20 and the optional bias voltage source 22 together form a breakdown detection circuit 24 for the bipolar transistor 10 to be protected.

Nachdem im vorhergehenden der Aufbau der Schaltung von Fig. 1 beschrieben worden ist, wird im folgenden die Funktionsweise der Schaltung 24 beschrieben. Wie es Fig. 1 zu entnehmen ist, liegt an beiden Bipolartransistoren 10 und 18 die selbe Kollektor-Emitter-Spannung an. Die maximal erlaubte Kollektor- Emitter-Spannung der Bipolartransistoren 10 und 18 ist abhängig von der Beschaltung an deren Basis, da bei hohen Kollektor-Basis-Spannungen in der Kollektor-Basis-Sperrschicht derselben ein Durchbruchstrom generiert wird, welcher bei npn- Transistoren, als welche die Bipolartransistoren 10 und 18 in Fig. 1 exemplarisch dargestellt sind, aus der Basis herausfließt. In dem Fall, daß der Basis-Strom nach Masse 16 abgeleitet werden kann, ist die maximal erlaubte Kollektor-Basis- Spannung bzw. Maximalspannung für den betreffenden Bipolartransistor höher (im folgenden als Ucer bezeichnet), als wenn kein solcher Pfad zur Ableitung des Basisstroms auf Masse 16 besteht, wobei die letztere Maximalspannung für den Fall einer offenen Basis mit Uceo bezeichnet wird. Der Anteil eines Durchbruchstroms am Basisstrom des zu schützenden Bipolartransistors 10 ist selbst nicht erfaßbar, und hängt von der Beschaltung am Eingang 12 bzw. dem Eingangssignal ab. Da jedoch an dem Meßbipolartransistor 18 dieselbe Kollektor- Emitter-Spannung anliegt, wie an dem zu schützenden Bipolartransistor 10, kann anhand einer Überwachung des Basisstroms an der Basis des Meßbipolartransistors 18 ein gegebenenfalls bevorstehender Durchbruch des zu schützenden Bipolartransistors 10 erfaßt werden. Hierzu ist der Meßbipolartransistor 18 beispielsweise identisch zu dem zu schützenden Bipolartransistor 10 aufgebaut, um an dem Meßbipolartransistor 18 die selben Bedingungen zu "simulieren", die an dem zu schützenden Bipolartransistor 10 vorliegen. Um die kapazitive Last zu verringern, die den Meßbipolartransistor 18 für den die Verstärkerstufe bildenden Bipolartransistor 10 darstellt, ist es ferner möglich, den Meßbipolartransistor 18 in seinen lateralen Abmessungen kleiner und ansonsten gleich zu dem Bipolartransistor 10 herzustellen. Aufgrund der Parallelschaltung der beiden Bipolartransistoren 10 und 18 korrelieren folglich die Kollektor-Basis-Spannungen, an denen in der Kollektor- Basis-Sperrschicht ein Durchbruchstrom generiert wird. Ein Durchbruchstrom an dem Meßbipolartransistor 18 wird durch den Strommesser 20 erfaßt, der den Basisstrom mißt, der zur Masse 16 abgeleitet wird. Der gemessene Basisstrom ist der bei hohen Kollektro-Basis-Spannungen in der Kollektor-Basis- Sperrschicht generierte Durchbruchstrom, der als Maß des Durchbruchzustandes dient. After the structure of the circuit of FIG. 1 has been described above, the mode of operation of the circuit 24 is described below. As can be seen in FIG. 1, the same collector-emitter voltage is present at both bipolar transistors 10 and 18 . The maximum permitted collector-emitter voltage of the bipolar transistors 10 and 18 is dependent on the wiring at their base, since at high collector-base voltages a breakdown current is generated in the collector-base junction layer thereof, which is the case with npn transistors which the bipolar transistors 10 and 18 are exemplarily shown in Fig. 1, flows out of the base. In the event that the base current can be derived to ground 16 , the maximum permitted collector-base voltage or maximum voltage for the bipolar transistor in question is higher (hereinafter referred to as Ucer) than if no such path for deriving the base current to ground 16 , the latter maximum voltage is called Uceo in the case of an open base. The proportion of a breakdown current in the base current of the bipolar transistor 10 to be protected is itself not detectable and depends on the wiring at the input 12 or the input signal. However, since the same collector-emitter voltage is present at the measuring bipolar transistor 18 as at the bipolar transistor 10 to be protected, monitoring of the base current at the base of the measuring bipolar transistor 18 can be used to detect an impending breakdown of the bipolar transistor 10 to be protected. For this purpose, the measuring bipolar transistor 18 is constructed, for example, identically to the bipolar transistor 10 to be protected, in order to "simulate" the same conditions on the measuring bipolar transistor 18 that are present on the bipolar transistor 10 to be protected. In order to reduce the capacitive load which represents the measuring bipolar transistor 18 for the bipolar transistor 10 forming the amplifier stage, it is also possible to make the measuring bipolar transistor 18 smaller in its lateral dimensions and otherwise identical to the bipolar transistor 10 . Due to the parallel connection of the two bipolar transistors 10 and 18 , the collector-base voltages at which a breakdown current is generated in the collector-base junction correlate. A breakdown current at the measuring bipolar transistor 18 is detected by the ammeter 20 , which measures the base current, which is derived to ground 16 . The measured base current is the breakdown current generated at high collector-base voltages in the collector-base barrier layer, which serves as a measure of the breakdown state.

Die Vorspannungsquelle 22 kann, falls der Bipolartransistor 10 als HF-Verstärkerstufe verwendete wird, optional vorgesehen sein, um mittels der von derselben erzeugten Vorspannung, mit der der Meßbipolartransistor 18 vorgespannt wird, die Überspannungserfassung durch den Strommesser 20 empfindlicher zu machen. Die Vorspannung wird hierbei beispielsweise auf einen Bereich von 0 bis 0,7 V eingestellt. Zudem können in den Emittern der Bipolartransistoren 10 und 18 Widerstände vorgesehen sein. If the bipolar transistor 10 is used as an RF amplifier stage, the bias voltage source 22 can optionally be provided in order to make the overvoltage detection by the ammeter 20 more sensitive by means of the bias voltage generated by it, with which the measuring bipolar transistor 18 is biased. The bias voltage is set, for example, to a range from 0 to 0.7 V. In addition, resistors can be provided in the emitters of the bipolar transistors 10 and 18 .

Auf eine Erfassung eines Durchbruchstromes durch den Strommesser 20 hin, wie es im vorhergehenden beschrieben worden ist, können durch eine hierauf ansprechende Auswerteschaltung geeignete Maßnahmen zum Schutz des zu schützenden Bipolartransistors 10 getroffen werden, wie z. B. die Abschaltung der Versorgungsspannung oder eine Spannungsbegrenzung des Eingangssignals an dem Eingang 12. Upon detection of a breakdown current by the ammeter 20 , as has been described above, suitable measures for protecting the bipolar transistor 10 to be protected can be taken by an evaluation circuit which responds thereto, such as e.g. B. switching off the supply voltage or limiting the voltage of the input signal at the input 12 .

Die Prozeßabhängigkeit der maximal zulässigen Spannung wirkt sich nicht auf die Auslegung der Dimensionierung der Verstärkerstufe 10 aus, da die Erfassung an einem zu dem Bipolartransistor 10 parallel geschalteten Bipolartransistor 18 durchgeführt wird. Werden die Prozeßbedingungen modifiziert, um eine höhere Durchbruchspannung zu erzielen, so erzeugt auch die Durchbrucherfassungsschaltung 24 einen Durchbruch an dem Meßbipolartransistor 18 zeitlich später bzw. einen Basisstrom, der der höheren Durchbruchspannung entspricht. Insofern ist die Durchbrucherfassungsschaltung 24 selbstskalierend. The process dependence of the maximum permissible voltage has no effect on the dimensioning of the amplifier stage 10 , since the detection is carried out on a bipolar transistor 18 connected in parallel with the bipolar transistor 10 . If the process conditions are modified in order to achieve a higher breakdown voltage, the breakdown detection circuit 24 also generates a breakdown in the measuring bipolar transistor 18 later or a base current which corresponds to the higher breakdown voltage. In this respect, the breakdown detection circuit 24 is self-scaling.

In Fig. 2 ist eine mögliche Ausführung der Schaltung von Fig. 1 in Bipolartechnologie gezeigt. Die Schaltung von Fig. 2 unterscheidet sich von derjenigen von Fig. 1 lediglich in der Anordnung zur Stromerfassung und Vorspannungserzeugung innerhalb der Durchbruchserfassungsschaltung, die in Fig. 2 mit 24' bezeichnet ist. Die Durchbruchserfassungsschaltung 24' von Fig. 2 erfaßt neben dem Meßbipolartransistor 18 einen Widerstand 26, eine Diode 28, eine Stromquelle 30 und einen Ausgang 32, an welchem eine zum Basisstrom des Meßbipolartransistors 18 im wesentlichen proportionale Spannung abgegriffen werden kann. Der Widerstand 26 und die Diode 28 sind in Reihe zwischen die Basis des Meßbipolartransistors 18 und Masse 16 geschaltet. Die Stromquelle 30, die beispielsweise durch einen Stromspiegel realisiert sein kann, ist zwischen eine Spannungsversorgung 34 und eine Verbindungsstelle 36 zwischen dem Widerstand 26 und der Diode 28 geschaltet. Die Diode 28 wird in Durchlaßrichtung betrieben, um zusammen mit der Stromquelle 30 eine näherungsweise konstante Vorspannung zu erzeugen. Der Basisstrom des Meßbipolartransistors 18 fließt durch den zwischen die Diode 28 und die Basis des Meßbipolartransistors 18 geschalteten Widerstand 26, wobei der hierdurch am Widerstand 26 auftretende Spannungsabfall an dem Ausgang 32 erfaßt werden kann. Hierdurch kann die Erfassung des Durchbruchstromes in dem Basisstrom auf eine Erfassung eines Spannungsabfalls an dem Ausgang 32 zurückgeführt werden. Der Ausgang 32 kann beispielsweise mit einer Auswerteschaltung (nicht gezeigt) verbunden sein, die im Fall eines Spannungsabfalls an dem Ausgang 32 eine Versorgungsspannung abschaltet. Die Auswerteschaltung besteht beispielsweise aus einem Transistor, dessen Basis mit dem Ausgang 32 verbunden ist, und dessen Kollektor-Emitter-Strecke zwischen die Versorgungsspannung und Masse geschaltet ist. FIG. 2 shows a possible embodiment of the circuit of FIG. 1 in bipolar technology. The circuit of FIG. 2 differs from that of FIG. 1 only in the arrangement for current detection and bias generation within the breakdown detection circuit, which is designated in FIG. 2 by 24 '. The breakdown detection circuit 24 'of FIG. 2 detects, in addition to the measuring bipolar transistor 18, a resistor 26 , a diode 28 , a current source 30 and an output 32 , from which a voltage which is substantially proportional to the base current of the measuring bipolar transistor 18 can be tapped. The resistor 26 and the diode 28 are connected in series between the base of the measuring bipolar transistor 18 and ground 16 . The current source 30 , which can be implemented, for example, by a current mirror, is connected between a voltage supply 34 and a connection point 36 between the resistor 26 and the diode 28 . Diode 28 is forwardly operated to produce an approximately constant bias together with current source 30 . The base current of the measuring bipolar transistor 18 flows through the resistor 26 connected between the diode 28 and the base of the measuring bipolar transistor 18 , the voltage drop occurring at the resistor 26 thereby being able to be detected at the output 32 . As a result, the detection of the breakdown current in the base current can be traced back to the detection of a voltage drop at the output 32 . The output 32 can be connected, for example, to an evaluation circuit (not shown) which switches off a supply voltage in the event of a voltage drop at the output 32 . The evaluation circuit consists, for example, of a transistor whose base is connected to the output 32 and whose collector-emitter path is connected between the supply voltage and ground.

Es wird darauf hingewiesen, daß die vorliegende Erfindung nicht auf bestimmte Prozeßtechnologien beschränkt ist. Mögliche Bipolartechnologien umfassen beispielsweise Si-, SiGe- basierte Technologien und II-V-Heterostrukturbipolartransistoren, anstatt der in den Figuren dargestellten npn- Bipolartransistoren können ferner pnp-Bipolartransistoren verwendet werden, wobei sich die Polaritäten entsprechend ändern. Ferner wird darauf hingewiesen, daß die vorliegende Erfindung sowohl bei HF-und NF-Anwendungen als auch bei Gleichsignalanwendungen einsetzbar ist. It should be noted that the present invention is not limited to certain process technologies. Possible bipolar technologies include, for example, Si, SiGe based technologies and II-V heterostructure bipolar transistors, instead of the npn- shown in the figures Bipolar transistors can also be pnp bipolar transistors are used, the polarities correspondingly to change. It is also noted that the present Invention both in RF and LF applications as well DC signal applications can be used.

Ein weiterer Vorteil der vorliegenden Erfindung besteht darin, daß der an dem Meßbipolartransistor erfaßte Durchbruchstrom im wesentlichen denselben Temperaturabhängigkeiten, Frequenzabhängigkeiten und Prozeßabhängigkeiten unterworfen ist wie der Durchbruchstrom des zu schützenden Bipolartransistors. Another advantage of the present invention is in that the detected at the measuring bipolar transistor Breakdown current essentially the same temperature dependencies, Subject to frequency dependencies and process dependencies is like the breakdown current of the one to be protected Bipolar transistor.

Die vorliegende Erfindung schafft folglich eine Überspannungserfassung, bei der der ursächliche Druchbruchstrom selbst erfaßt wird, und die selbstskalierend ist. Bezugszeichenliste 10 Bipolartransistor
12 Eingang
14 Ausgang
16 Masse
18 Meßbipolartransisors
20 Strommesser
22 Vorspannungsquelle
24 Durchbruchserfassungsschaltung
26 Widerstand
28 Diode
30 Stromquelle
32 Ausgang
34 Spannungsversorgung
36 Verbindungsstelle
100 HF-Leistungsverstärker
102 Signalerzeuger
104 Ausgang
106 Komparator
108 Referenzspannungsquelle
110 Diodengleichrichter
112 Ausgang
112 Abschaltsignal
The present invention thus provides overvoltage detection in which the causal breakdown current is detected itself and which is self-scaling. Legend: 10 bipolar transistor
12 entrance
14 exit
16 mass
18 measuring bipolar transistors
20 ammeters
22 bias voltage source
24 breakthrough detection circuit
26 resistance
28 diode
30 power source
32 output
34 Power supply
36 connection point
100 RF power amplifiers
102 signal generators
104 exit
106 comparator
108 reference voltage source
110 diode rectifier
112 exit
112 shutdown signal

Claims

1. Device for detecting an opening of a bipolar transistor ( 10 ) with
a measuring bipolar transistor ( 18 ), a collector-emitter path of the measuring bipolar transistor ( 18 ) being connected in parallel to a collector-emitter path of the bipolar transistor ( 10 ); and
a detector circuit ( 20 ), coupled to a base of the measurement bipolar transistor ( 18 ), for monitoring a base current at the base of the measurement bipolar transistor ( 18 ) for a breakdown current in order to detect a breakdown of the bipolar transistor ( 10 ).

2. Apparatus according to claim 1, wherein the detector circuit ( 20 ) has the following feature:
a voltage source, connected between ground ( 16 ) and the base of the measuring bipolar transistor ( 18 ), for supplying a bias voltage.

3. Device according to claim 1 or 2, wherein the Bias is in the range of 0 to 0.7 V.

4. The device according to claim 3, wherein the bipolar transistor ( 10 ) and the measuring bipolar transistor ( 18 ) are identical except for their lateral dimensions.

5. Device according to one of claims 1 to 4, further comprising:
an evaluation circuit, which is connected to the detector circuit ( 20 ), for switching off a supply voltage in the event that the detector circuit comprises the breakdown of the bipolar transistor.

6. The device according to claim 5, wherein the Evaluation circuit comprises a transistor.

7. A method for detecting an opening in a bipolar transistor ( 10 ), with the following step:
Monitoring a base current at a base of a measuring bipolar transistor, the collector-emitter path of which is connected in parallel to a collector-emitter path of the bipolar transistor, for a breakdown current in order to detect a breakdown of the bipolar transistor ( 10 ).