DE102005010013A1 - Stromregler mit einem Transistor und einem Messwiderstand - Google Patents

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Abstract

Die Erfindung betrifft einen Stromregler, der folgende Merkmale aufweist: DOLLAR A - einen ersten Halbleiterkörper (1; 1') mit einem ersten und zweiten Anschlusskontakt (11, 12), DOLLAR A - einen Transistor (T) mit einem Steueranschluss und einer Laststrecke, der in dem Halbleiterkörper (1; 1') integriert ist und dessen Laststrecke zwischen den Anschlusskontakten (11, 12) des Halbleiterkörpers verläuft, DOLLAR A - ein Strommesswiderstand (22), der wenigstens teilweise durch einen Abschnitt der Laststrecke des Transistors gebildet ist, DOLLAR A - eine Auswerte- und Ansteuerschaltung (3), die an den Strommesswiderstand (22) angeschlossen ist und die dazu ausgebildet ist, den Transistor abhängig von einer Spannung über dem Messwiderstand (22) anzusteuern.

Description

  • Die vorliegende Erfindung betrifft einen Stromregler.
  • Ein Stromregler kann beispielsweise unter Verwendung eines in Reihe zu einem Messwiderstand geschalteten Transistors realisiert werden. Der Transistor wird dabei durch eine Ansteuerschaltung abhängig von einem Vergleich der über dem Messwiderstand anliegenden Spannung mit einer Referenzspannung angesteuert, mit dem Ziel, die Spannung über dem Messwiderstand auf den Wert der Referenzspannung einzuregeln. Der Strom durch eine in Reihe zu dem Messwiderstand geschaltete Last ist dann proportional zu dem Quotienten aus der Referenzspannung und dem Widerstandswert des ohmschen Widerstandes.
  • Der Strommesswiderstand erschwert die Integration eines solchen Stromreglers in einer einzigen integrierten Schaltung, da ohmsche Widerstände in integrierten Schaltungen nur mit erheblichem Platzaufwand zu realisieren sind. Die Verwendung eines diskreten Bauelements als Widerstandselement wirkt sich negativ auf die Kosten bei der Realisierung eines solchen Stromreglers aus.
  • Zur Konstantstromversorgung von Lasten werden neben Stromreglern auch Stromspiegelanordnungen verwendet. Solche Anordnungen weisen eine Konstantstromquelle auf, deren Strom mittels einer oder mehrerer Stromspiegel in den Laststromzweig einer Last "gespiegelt" wird.
    •
  • Ziel der vorliegenden Erfindung ist es, einen einfach und kostengünstig zu realisierenden Stromregler zur Verfügung zu stellen.
  • Dieses Ziel wird durch einen Stromregler mit den Merkmalen des Anspruchs 1 erreicht. Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche.
  • Der Stromregler umfasst einen ersten Halbleiterkörper mit einem ersten und zweiten Anschlusskontakt, sowie einen in dem Halbleiterkörper integrierten Transistor mit einem Steueranschluss und einer Laststrecke. Die Laststrecke verläuft dabei zwischen den Anschlusskontakten des Halbleiterkörpers. Der Stromregler umfasst außerdem einen Strommesswiderstand, der wenigstens teilweise durch einen Abschnitt der Laststrecke des vertikalen Transistors gebildet ist, sowie eine Ansteuerschaltung, die an den Strommesswiderstand angeschlossen ist und die dazu ausgebildet ist, den Transistor abhängig von einer Spannung über dem Strommesswiederstand anzusteuern.
  • Der Transistor kann ein vertikaler Transistor oder ein lateraler Transistor sein. Unter einem vertikalen Transistor ist im Zusammenhang mit der vorliegenden Erfindung ein beliebiger Transistor zu verstehen, der wenigstens drei Transistorzonen aufweist, die in einer vertikalen Richtung des Halbleiterkörpers nebeneinander angeordnet sind, dessen Laststrecke also in vertikaler Richtung des Halbleiterkörpers verläuft. Ein lateraler Transistor ist ein Transistor, bei dem die drei Transistorzonen in einer lateralen Richtung des Halbleiterkörpers nebeneinander angeordnet sind. Die Laststrecke eines lateralen Transistors verläuft damit in der lateralen Richtung des Halbleiterkörpers.
  • Bei einem Bipolartransistor sind Transistorzonen die Emitterzone, die Basiszone und die Kollektorzone des Transistors. Bei einem Feldeffekttransistor sind diese Transistorzonen dessen Source-Zone, dessen Body-Zone und dessen Drain-Zone, wobei zwischen der Body-Zone und der Drain-Zone gegebenenfalls eine im Vergleich zur Drain-Zone schwächer dotierte Driftzone desselben Leitungstyps wie die Drain-Zone angeordnet sein kann. Bei einem IGBT sind vier Transistorzonen vor handen, nämlich eine Emitterzone, eine erste und zweite Basiszone und eine Kollektorzone.
  • Bei einer Ausführungsform der Erfindung ist vorgesehen, dass die erste Transistorzone an den ersten Anschlusskontakt, die dritte Transistorzone an den zweiten Anschlusskontakt angeschlossen ist, und dass der Strommesswiderstand wenigstens teilweise durch die dritte Transistorzone gebildet ist.
  • Bei dem erfindungsgemäßen Stromregler sind somit Abschnitte in dem Halbleiterkörper vorhanden, die zwei Funktionen erfüllen. Zum Einen bilden diese Abschnitte des Halbleiterkörpers einen Teil der Laststrecke des Transistors, und zum Anderen bilden diese Abschnitte des Halbleiterkörpers den Strommesswiderstand. Der Strommesswiderstand ist dadurch besonders platzsparend realisierbar.
  • Um eine Messspannung an diesem Strommesswiderstand abgreifen zu können sind zwei Anschlusskontakte erforderlich. Einer der Anschlusskontakte kann dabei durch denjenigen der ersten und zweiten Anschlusskontakte gebildet sein, der sich an die Transistorzone anschließt, die wenigstens teilweise den Strommesswiderstand bildet. Um eine Spannung über dem Strommesswiderstand abgreifen zu können, ist damit lediglich die Herstellung eines zusätzlichen Anschlusskontaktes erforderlich. Sofern die Position dieses weiteren Anschlusskontakts an dem Halbleiterkörper so gewählt ist, dass der Anschlusskontakt beabstandet zu derjenigen Transistorzone liegt, die einen Teil des Strommesswiderstandes bildet, wird vorteilhafterweise eine hochdotierte Anschlusszone vorgesehen, die den Anschlusskontakt niederohmig an die jeweilige Transistorzone anschließt.
  • Die Auswerte- und Ansteuerschaltung ist vorzugsweise dazu ausgebildet, während des Betriebs des Stromreglers eine über dem Strommesswiderstand anliegende Spannung mit einer Refe renzspannung zu vergleichen und den vertikalen Transistor abhängig von diesem Vergleichsergebnis anzusteuern.
  • Die Auswerte- und Ansteuerschaltung ist vorzugsweise in demselben Halbleiterkörper wie der Transistor integriert. Des Weiteren besteht jedoch auch die Möglichkeit, den vertikalen Transistor in einem ersten Halbleiterkörper und die Auswerte- und Ansteuerschaltung in einem zweiten Halbleiterkörper zu integrieren, und den zweiten Halbleiterkörper dabei auf dem ersten Halbleiterkörper oder neben dem ersten Halbleiterkörper anzuordnen.
  • Bei allen drei Varianten besteht die Möglichkeit, den Transistor mit dem Strommesswiderstand und die Auswerte- und Ansteuerschaltung in einem einzigen Chipgehäuse unterzubringen, das lediglich zwei Anschlüsse bzw. Anschlussbeine aufweisen muss.
    •
  • Die vorliegende Erfindung wird nachfolgend anhand von Ausführungsbeispielen näher erläutert.
  • 1 zeigt ein grundsätzliches Schaltbild des erfindungsgemäßen Stromreglers, der einen Transistor, einen Strommesswiderstand, der wenigstens teilweise durch die Laststrecke des Transistors gebildet ist, sowie eine Auswerte- und Ansteuerschaltung aufweist.
  • 2 zeigt schematisch einen Halbleiterkörper mit einem darin integrierten vertikalen Transistor, einem darin integrierten Strommesswiderstand und einer Auswerte- und Ansteuerschaltung im Querschnitt.
  • 3 zeigt Querschnitte (3a und 3b) und eine Draufsicht (3c) auf eine Chipanordnung für den erfindungsgemäßen Stromregler zur Veranschaulichung des Aufbaus auf "Verpackungsebene".
  • 4 zeigt in Seitenansicht im Querschnitt eine weitere Chipanordnung für einen erfindungsgemäßen Stromregler, wobei der Transistor in einem ersten Halbleiterkörper und die Auswerte- und Ansteuerschaltung in einem auf den ersten Halbleiterkörper aufgebrachten zweiten Halbleiterkörper integriert ist.
  • 5 zeigt in Seitenansicht im Querschnitt eine weitere Chipanordnung für den erfindungsgemäßen Stromregler, bei welcher der Transistor und die Auswerte- und Ansteuerschaltung in nebeneinander angeordneten Halbleiterkörpern integriert sind.
  • 6 zeigt ein schaltungstechnisches Realisierungsbeispiel für die Auswerte- und Ansteuerschaltung bei Verwendung eines Bipolartransistors als Transistor.
  • 7 zeigt eine Abwandlung der Auswerte- und Ansteuerschaltung nach 6.
  • 8 zeigt ein schaltungstechnisches Realisierungsbeispiel für die Auswerte- und Ansteuerschaltung bei Verwendung eines MOS-Transistors als Transistor.
  • 9 zeigt schematisch in Seitenansicht im Querschnitt einen Halbleiterkörper mit einem als MOS-Transistor ausgebildeten vertikalen Transistor, einem Strommesswiderstand und eine Auswerte- und Ansteuerschaltung.
  • In den Figuren bezeichnen, sofern nicht anders angegeben, gleiche Bezugszeichen gleiche Bauelementbereiche, Schaltungskomponenten und Signale mit gleicher Bedeutung.
  • Der erfindungsgemäße Stromregler umfasst bezugnehmend auf 1 einen Transistor 2, der in 1 lediglich schema tisch als Schaltungsblock dargestellt ist, mit einem Steueranschluss 23 und mit einer Laststrecke, die zwischen Anschlusskontakten 11, 12 eines Halbleiterkörpers 1 verläuft, in dem der Transistor 2 integriert ist. Dieser Halbleiterkörper ist in 1 lediglich schematisch als strichpunktierte Linie dargestellt. Ebenfalls zwischen diese Anschlusskontakte 11, 12 ist ein Strommesswiderstand 22 geschaltet. Dieser Strommesswiderstand 22 ist in noch zu erläuternder Weise Teil der Laststrecke des Transistors 2. Um diese doppelte Funktion des vertikalen Transistors 2 zu veranschaulichen ist in dem elektrischen Ersatzschaltbild in 1 ein Transistorelement 21 und ein in Reihe zu dem Transistorelement 21 geschaltetes Widerstandselement 22 dargestellt.
  • Der Steueranschluss 23 des Transistors 2 ist durch eine Auswerte- und Ansteuerschaltung 3 angesteuert. Diese Auswerte- und Ansteuerschaltung ist dazu ausgebildet, eine während des Betriebs des Stromreglers an dem Messwiederstand 22 anliegende Spannung V22 mit einer Referenzspannung Vref zu vergleichen und abhängig von dem Vergleichsergebnis den Steueranschluss 23 des Transistors 2 anzusteuern. Die Auswerte- und Ansteuerschaltung umfasst in dem Beispiel eine Referenzspannungsquelle 32 zur Bereitstellung der Referenzspannung Vref sowie einen Differenzverstärker 31, dem als Eingangsignal die Differenz zwischen der Messspannung V22 und der Referenzspannung Vref zugeführt ist. Ein Ausgangssignal des Differenzverstärkers 31 ist über eine optionale Treiberschaltung 33 dem Steuereingang des Transistors 23 zugeführt.
  • Zur Veranschaulichung der Funktionsweise des Stromreglers ist in 1 ein möglicher Einsatzzweck dieses Stromreglers skizziert. Der Stromregler ist dabei über die ersten und zweiten Anschlussklemmen 11, 12 in Reihe zu einer Last Z zwischen Klemmen für Versorgungspotential V+ und Bezugspotential GND geschaltet. Während des Betriebs wird der Transistor 2. von einem Laststrom I durchflossen, der einen Spannungsabfall V22 an dem Strommesswiderstand 22 hervorruft. Die Auswerte- und Ansteuerschaltung 3 steuert dabei den Transistor 2 so an, dass sich diese Messspannung V22 auf den Wert der Referenzspannung Vref oder einen davon abhängigen Wert einregelt, um dadurch den Strom I unabhängig von der Versorgungsspannung V+ auf einen vorgegebenen Wert zu regeln.
  • Der dargestellte Stromregler eignet sich insbesondere zur Versorgung von Leuchtdioden (LEDs), die bekanntlich eine wenigstens annähernd konstante Stromversorgung benötigen.
  • 2 zeigt anhand eines Querschnitts durch einen Halbleiterkörper 1 ein mögliches Realisierungsbeispiel für einen Transistor und einen Strommesswiderstand, der durch einen Teil der Laststrecke dieses Transistors gebildet ist. Der Transistor ist in dem Beispiel als vertikaler Transistor ausgebildet. Der Halbleiterkörper 1 weist eine erste Seite 101, die nachfolgend als Vorderseite bezeichnet ist, und eine zweite Seite 102, die nachfolgend als Rückseite bezeichnet ist, auf. Der Transistor ist in dem Beispiel als vertikaler Bipolartransistor mit einer Emitterzone 112, einer Basiszone 111 und einer Kollektorzone 110 ausgebildet. Die Emitter-, Basis- und Kollektor-Zonen 112, 111, 110 bilden erste, zweite und dritte Transistorzonen, die in vertikaler Richtung des Halbleiterkörpers 1 benachbart zueinander angeordnet sind. Jeweils zwei benachbart angeordnete Transistorzonen sind dabei komplementär zueinander dotiert. Die in 2 nicht in Klammern angegebenen Dotierungstypen entsprechen den Dotierungstypen für die Realisierung eines pnp-Bipolartransistors, dessen Emitter- und Kollektor-Zone 112, 110 p-dotiert sind und dessen Basis n-dotiert ist. In Klammern sind in 2 dabei die Dotierungskonzentrationen zur Realisierung eines npn-Bipolartransistors angegeben.
  • Die Emitterzone 112 ist durch einen auf die Vorderseite 101 aufgebrachte erste Anschlusselektrode 115 kontaktiert, die den ersten Anschlusskontakt 11 des Stromreglers bildet. Die Rückseite ist in dem Beispiel ganzflächig von einer zweiten Anschlusselektrode 116 bedeckt, die den zweiten Anschlusskontakt 12 des Stromreglers bildet. Diese Anschlusselektrode 116 kann insbesondere als elektrisch leitfähiger Träger für die Aufnahme des Halbleiterkörpers 1 ausgebildet sein, was nachfolgend anhand der 3 bis 5 noch erläutert werden wird. Ein solcher Träger ist insbesondere ein sogenannter Leadframe.
  • Im Bereich der Vorderseite 101 des Halbleiterkörpers ist eine weitere Anschlusselektrode 122 vorgesehen, die den Steueranschluss 23 des vertikalen Transistors bildet. Diese Anschlusselektrode 122 kontaktiert eine Basis-Anschlusszone 113, die in der Basiszone angeordnet ist. Diese Anschlusszone 113 ist vom selben Leitungstyp wie die Basiszone 111, jedoch höher dotiert.
  • Bei der Herstellung einer Bauelementanordnung nach 2 wird beispielsweise ein Halbleitersubstrat bereitgestellt, welches die spätere Kollektorzone 110 bildet. Auf dieses Halbleitersubstrat 110 wird, beispielsweise mittels eines Epitaxieverfahrens, eine komplementär zu dem Halbleitersubstrat dotierte Halbleiterschicht aufgebracht, die im Bereich des vertikalen Transistors die spätere Basiszone 11 bildet. Die Emitterzone 112 wird mittels hinlänglich bekannter Dotierverfahren unter Verwendung geeigneter Masken nach Abschluss des Epitaxieverfahrens hergestellt.
  • In dem Halbleiterkörper 1 ist neben dem vertikalen Transistor auch die Auswerte- und Ansteuerschaltung 3 integriert. 2 zeigt lediglich schematisch einen Bereich 130, in dem diese Auswerte- und Ansteuerschaltung integriert ist. Stellvertretend für die Bauelemente dieser Auswerte- und Ansteuerschaltung zeigt 2 lediglich einen lateralen Bipolartransistor mit einer Basiszone 131, einer Emitterzone 134 und eine Kollektorzone 132. Die Auswerte- und Ansteuerschaltung 3 ist dabei in der Halbleiterschicht integriert, die im Bereich des vertikalen Transistors dessen Basiszone 111 bildet und die in dem Beispiel schwach n-dotiert oder schwach p-dotiert ist. Die Integration von aktiven Bauelementen, wie beispielsweise Transistoren, in solchen schwach dotierten Halbleiterschichten unter Verwendung von Masken- und Dotierschritten ist hinlänglich bekannt, so dass auf weitere Ausführungen hierzu verzichtet werden kann. Passive Bauelemente, wie beispielsweise Widerstände können durch schwach dotierte Halbleiterzonen oder durch entsprechende Widerstandsmaterialien auf der Vorderseite 101 des Halbleiterkörpers gebildet werden.
  • Die Auswerte- und Ansteuerschaltung 3 weist drei Anschlusskontakte, einen ersten und einen zweiten Messkontakt 134, 135 und einen Ansteuerkontakt 138 auf. Die Messkontakte dienen zum Erfassen der über dem Strommesswiderstand 22 anliegenden Messspannung und der Ansteuerkontakt 136 zum Ansteuern des Steueranschlusses 23 des vertikalen Transistors.
  • Der Halbleiterbereich 130, in dem die Auswerte- und Ansteuerschaltung integriert ist, ist mittels pn-Übergängen gegenüber dem vertikalen Transistor isoliert. Hierzu ist eine stark dotierte Halbleiterzone 114 vorgesehen, die komplementär zu der Basiszone 111 dotiert ist und die von der Vorderseite 101 bis an die Kollektorzone 110 des vertikalen Transistors reicht. Diese stark dotierte Halbleiterzone 114 umschließt die Basiszone 11 des vertikalen Transistors in einer Ebene senkrecht zu der in 2 dargestellten Ebene ringförmig. In diesem Zusammenhang sei darauf hingewiesen, dass der vertikale Transistor insbesondere zellenartig aufgebaut sein kann und eine Vielzahl der in 2 dargestellten Strukturen mit einer Emitterzone 112, einer Basiszone 111 und einer die Basiszone ringförmig umgebenden "Isolationszone" 114 aufweisen kann. Die auf diese Weise gebildeten Transistorzellen können eine gemeinsame Kollektorzone 110 besitzen. Die Emitteranschlüsse dieser einzelnen Transistorzellen sind dabei kurzgeschlossen, ebenso wie die Basisanschlüsse der einzelnen Transistorzellen.
  • Bei Realisierung derjenigen Halbleiterschicht, die teilweise die Basiszone 111 bildet, mittels eines Epitaxieverfahrens kann die "Isolationszone" bereits während dieses Epitaxieverfahrens erzeugt werden.
  • Der Strommesswiderstand 22 ist bei dem Bauelement gemäß 2 durch die Kollektorzone 110 des vertikalen Transistors gebildet. Die zweite Anschlusselektrode 116 erfüllt dabei die Funktion eines ersten Anschlusskontakts dieses Strommesstransistor 22. Ein zweiter Anschlusskontakt 117 dieses Strommesstransistors ist im Bereich der Vorderseite 101 des Halbleiterkörpers gebildet. Da dieser zweite Anschlusskontakt 117 in vertikaler Richtung beabstandet zu der den Strommesswiderstand bildenden Kollektorzone 110 angeordnet ist, ist eine niederohmige Anschlusszone zwischen der Kollektorzone 110 und dem Anschlusskontakt 117 vorgesehen. Diese niederohmige Anschlusszone wird in dem Beispiel durch die "Isolationszone" 114 gebildet. An diese Zone 114 ist der zweite Anschlusskontakt 117 des Messwiderstands 22 im Bereich der Vorderseite angeschlossen.
  • In nicht näher dargestellter Weise bestünde auch die Möglichkeit, die den Strommesswiderstand bildende Kollektorzone 110 durch eine zusätzlich zu der Isolationszone 114 vorgesehene hochdotierte Anschlusszone zu kontaktieren. In diesem Zusammenhang sei darauf hingewiesen, dass selbstverständlich auch die niederohmige Anschlusszone 114 und die Anschlusskontakte 116, 117 zum Gesamtwiderstand des Strommesswiderstandes 22 beitragen. Unter der Annahme, dass ein in die Auswerte- und Ansteuerschaltung 3 über den Strommesswiederstand 22 fließender Messstrom sehr klein ist, kann insbesondere der Widerstandswert der Anschlusszone 114 gegenüber dem Widerstand der Kollektorzone 110 vernachlässigt werden.
  • 3 zeigt in zwei Schnittebenen A-A und B-B (3a und 3b) und in Draufsicht (3c) eine mögliche Chipanordnung für den erfindungsgemäßen Stromregler. Der zweite Anschlusskontakt 116 ist dabei als elektrisch leitfähiges Trägerelement, beispielsweise als Leadframe ausgebildet, auf welches der Halbleiterkörper 1 mit dem darin integrierten vertikalen Transistor und der darin integrierten Auswerte- und Ansteuerschaltung mit seiner Rückseite 102 aufgebracht ist. Eine elektrisch leitende Verbindungsschicht im Halbleiterköper 1 und dem Leadframe 116, beispielsweise eine Lotschicht oder eine Schicht eines elektrisch leitfähigen Klebers, ist in Figur nicht explizit dargestellt. Die Anordnung mit dem Halbleiterkörper 1 und dem Leadframe 116 ist von einem Gehäuse 200, das in 3c strichpunktiert dargestellt ist, umgeben. Aus diesem Gehäuse ragen zwei Anschlussbeine 118, 119 heraus, die die externen Anschlüsse 11, 12 des Stromreglers bilden. Eines der beiden Anschlussbeine 119 ist dabei einstückig mit dem Leadframe 116, auf welchen der Halbleiterkörper 1 aufgebracht ist, verbunden. Einer 136 der beiden Messkontakte 135, 136 der Auswerte- und Ansteuerschaltung 3 zum Abgreifen der über dem Messwiederstand (22 in 2) anliegenden Spannung ist mittels eines Bonddrahtes 136 an den Leadframe 116 bzw. den Anschluss 119 angeschlossen.
  • Das weitere Anschlussbein 118 der Chipanordnung gemäß 3 ist von dem Leadframe 116 getrennt und mittels eines Bonddrahtes 121 an die Anschlusselektrode 115 angeschlossen, die eine der Transistorzonen, in Beispiel gemäß 2 die Emitterzone 112, kontaktiert. Das nicht mit dem Leadframe verbundene Anschlussbein 118 bildet den ersten Anschlusskontakt 11 des Stromreglers.
  • In 3c sind durch die gestrichelten Linien die Bereiche des Halbleiterkörpers 1 veranschaulicht, in denen jeweils der vertikale Transistor 2 dem Strommesswiderstand bzw. die Auswerte- und Ansteuerschaltung 3 integriert sind. Nicht dargestellt in 3c ist die in 2 schematisch gezeigte elektrisch leitende Verbindung zwischen der Auswerte- und Ansteuerschaltung 3 und dem im Bereich der Vorderseite 101 des Halbleiterkörpers angeordneten Anschlusskontakt 117 des Strommesswiderstands 22. Diese elektrisch leitende Verbindung kann in einer oberhalb der Vorderseite 101 des Halbleiterkörpers angeordneten, in 3 nicht näher dargestellten Verdrahtungsebene erfolgen. Aufgrund der gemeinsamen Integration des vertikalen Transistors und des Strommesswiderstandes sowie der Auswerte- und Ansteuerschaltung 3 in einem gemeinsamen Halbleiterkörper ist – anders als für den Anschluss der Anschlusskontakte 115, 135 an die Anschlussbeine 118, 119 – keine Bonddrahtverbindung erforderlich.
  • 4 zeigt in Seitenansicht im Querschnitt eine weitere Chipanordnung für einen erfindungsgemäßen Stromregler. Der vertikale Transistor ist hierbei in einem ersten Halbleiterkörper 1' integriert, der mit seiner Rückseite 102' auf den Leadframe 116 aufgebracht ist. Die Auswerte- und Ansteuerschaltung 3 ist in einem zweiten Halbleiterchip 1'' integriert, der in Chip-on-Chip-Technologie auf den ersten Halbleiterchip 1' aufgebracht ist. Dieser zweite Halbleiterchip 1'' weist zwei Anschlusskontakte 134, 135 zum Anschließen an den Strommesstransistor 22 auf. Ein erster Anschlusskontakt 135 ist dabei mittels eines Bonddrahtes 136 elektrisch leitend mit dem Leadframe 116 verbunden. Ein zweiter Anschlusskontakt 134 ist mittels eines weiteren Bonddrahtes 137 mit einem Anschlusskontakt 137 an einer Vorderseite 101' des ersten Halbleiterkörpers 1' verbunden. Dieser Anschlusskontakt 117 kontaktiert bezugnehmend auf 2 den Strommesstransistor, der wenigstens teilweise durch eine Transistorzone des vertikalen Transistors gebildet ist, beispielsweise über eine hochdotierte, in vertikaler Richtung des Halbleiterkörpers 1' verlaufende Anschlusszone (in 4 nicht dargestellt).
  • Der zweite Halbleiterchip 1'' ist abgesehen von den Bonddrahtverbindungen 136, 137 im Übrigen isoliert gegenüber dem ersten Halbleiterkörper 1' angeordnet. Hierfür ist eine Iso lationsschicht 140 vorgesehen, die zwischen den beiden Halbleiterkörpern 1', 1'' angeordnet ist.
  • Ein die Chipanordnung umgebendes Gehäuse ist in 4 aus Gründen der Übersichtlichkeit nicht dargestellt.
  • 5 zeigt ein weiteres Ausführungsbeispiel für eine Chipanordnung eines erfindungsgemäßen Stromreglers, bei dem der vertikale Transistor in einem ersten Halbleiterkörper 1'' und die Auswerte- und Ansteuerschaltung in einem zweiten Halbleiterkörper 1'' angeordnet ist. Die beiden Halbleiterkörper 1', 1'' sind bei dieser Ausführungsform in Chip-by-Chip-Technologie nebeneinander auf dem Leadframe 116 angeordnet. Der zweite Halbleiterchip 1'' ist dabei durch eine Isolationsschicht elektrisch isolierend auf den Leadframe 116 angeordnet.
  • Verbindungen zwischen diesen beiden Halbleiterkörpern 1', 1'' entsprechen den bereits anhand von 4 erläuterten Verbindungen. So ist einer der Anschlusskontakte 135 des zweiten Halbleiterkörpers 1'' mittels eines Bonddrahtes 136 an den Leadframe 116 angeschlossen. Ein zweiter Anschlusskontakt 134 ist mittels eines weiteren Bonddrahtes 137 an einen Anschlusskontakt 117 für den Strommesstransistor angeschlossen.
  • Die 4 und 5 zeigen die Chipanordnung in einer Schnittebene, die der Schnittebene A-A gemäß 3c entspricht. Das weitere Anschlussbein (118 in der 3c) der Chipanordnung sowie die weitere Anschlusselektrode (115 in 3c) ist deshalb in den 4 und 5 nicht dargestellt.
  • 6 zeigt ein schaltungstechnisches Realisierungsbeispiel für die Auswerte- und Ansteuerschaltung 3 des erfindungsgemäßen Stromreglers. Der vertikale Transistor 21 ist in dem Beispiel als pnp-Bipolartransistor ausgebildet. Die Laststrecke, also die Emitter-Kollektor-Strecke dieses Bipolartransistors, 21 ist in Reihe zu dem Strommesswiderstand 22, der bezugnehmend auf die vorherigen Erläuterungen durch einen Teil der Laststrecke des vertikalen Transistors 21 gebildet ist, zwischen den ersten und zweiten Anschlusskontakt 11, 12 geschaltet. Zum besseren Verständnis sind in 6 die Schaltungsknoten, die den jeweiligen Anschlusskontakten auf dem Halbleiterkörper 1 gemäß der 2 und 3 bzw. auf den Halbleiterkörpern 1', 1'' gemäß der 4 und 5 entsprechen, mit entsprechenden Bezugszeichen gekennzeichnet.
  • Als Versorgungsspannung dieser Auswerte- und Ansteuerschaltung 3 dient ein Teil der Laststreckenspannung des vertikalen Transistors 21. Die Auswerte- und Ansteuerschaltung 3 ist hierzu an den ersten Anschlusskontakt 11, der bezugnehmend auf 2 eine Transistorzone kontaktiert und an den Anschlusskontakt 117 angeschlossen, der eine Art Mittenabgriff zwischen der Laststrecke des vertikalen Transistors 21 und dem Strommesswiderstand 22 darstellt, angeschlossen. Bei dieser Anordnung ist sichergestellt, dass mit Ausnahme eines noch zu erläuternden geringen Anteils des Versorgungsstromes der Auswerte- und Ansteuerschaltung 3 der gesamte über den ersten Anschlusskontakt 11 in die Schaltung fließende Strom über den Strommesswiderstand 22 fließt. Hierdurch wird eine hohe Präzision der Stromregelung erreicht und eine Realisierung des Stromreglers als Schaltung mit nur zwei externen Anschlüssen ermöglicht.
  • Eine Referenzspannungsquelle 32 umfasst einen als Diode verschalteten ersten Transistor T1, der in Reihe zu einem ersten Widerstand R1 zwischen die Versorgungsanschlüsse 115, 117 der Ansteuer- und Auswerte- und Ansteuerschaltung 3 geschaltet ist. Der erste Transistor T1 ist in dem Beispiel ein pnp-Bipolartransistor und ist Teil eines Stromspiegels, der weiterhin einen zweiten Transistor T2 und einen dritten Transistor T3 umfasst. Die Laststrecke des zweiten Transistors T2 ist in Reihe zu einer Laststrecke eines vierten Transistors T4 zwischen die Versorgungsanschlüsse 115, 117 geschaltet.
  • Der zweite Transistor T2 ist als pnp-Bipolartransistor ausgebildet, dessen Basis an die Basis des ersten Transistors T1 angeschlossen ist. Der vierte Transistor T4 ist als npn-Bipolartransistor ausgebildet und als Diode verschaltet.
  • Der dritte Transistors T3 des Stromspiegels ist in dem Beispiel als pnp-Bipolartransistor ausgebildet, dessen Basis an die Basisanschlüsse der ersten und zweiten Stromspiegeltransistoren T1, T2 angeschlossen ist. Die Laststrecke dieses dritten Transistors T3 ist in Reihe zu der Laststrecke eines fünften Transistors T5, der in dem Beispiel als npn-Bipolartransistor ausgebildet ist, zwischen den Versorgungsanschluss 115 und den zweiten Anschlusskontakt 116, 12 des Stromreglers geschaltet.
  • Der dritte und fünfte Transistor T3, T5 sind ebenfalls Teil der Referenzspannungsquelle 32. Eine Referenzspannung Vref, mit welcher die über dem Messwiderstand 22 anliegende Messspannung V22 verglichen wird, entspricht dabei der Differenz der Basis-Emitter-Spannungen des vierten und fünften Transistors T4, T5. Es gilt also: Vref = Vbe5 – Vbe4 (1),wobei Vbe5 die Basis-Emitter-Spannung des fünften Transistors T5 und Vbe4 die Basis-Emitter-Spannung des vierten Transistors T4 bezeichnet. Die Transistorfläche des vierten Transistors T4 ist dabei um einen Faktor p größer als die Fläche des fünften Transistors T5, was bei gleichen Kollektorströmen dieser beiden Transistoren T4, T5 zu unterschiedlichen Basis-Emitter-Spannungen Vbe4, Vbe5 führt.
  • Davon ausgehend, dass diese beiden Transistoren T4, T5 durch die Stromspiegeltransistoren T2, T3 von jeweils gleichen Kollektorströmen durchflossen werden, ergibt sich für die Referenzspannung in bekannter Weise: Vref = Vbe5 – Vbe4 = Vt·ln(p) (2).
  • Für Vt gilt dabei: Vt = k·T/e (3),wobei k die Boltzmann-Konstante, T die absolute Temperatur und e die Elementarladung bezeichnet.
  • Der dritte und fünfte Transistor T3, T5 bilden außerdem eine Vergleicheranordnung zum Vergleich der Referenzspannung Vref mit der Messspannung V22. Ein Ausgang dieser Vergleicheranordnung 31 ist durch einen den Laststrecken des dritten und fünften Transistors T3, T5 gemeinsamen Knoten gebildet. Eine über den Ausgang dieser Vergleicheranordnung 31 angesteuerte Treiberschaltung umfasst eine Reihenschaltung eines Ohmschen Widerstandes R1 und eines sechsten Transistors T6. Die Laststrecke dieses sechsten Transistors T6 ist dabei in Reihe zu dem Ohmschen Widerstand R1 zwischen die Versorgungsanschlüsse 115, 117 geschaltet. Der sechste Transistor T6 ist in dem Beispiel als npn-Bipolartransistor ausgebildet, dessen Basis über den Ausgang der Vergleichanordnung 31 angesteuert ist.
  • Die Funktionsweise dieses Stromreglers wird nachfolgend erläutert.
  • Der fünfte Transistor T5 der Vergleicheranordnung 31 steuert den Basisstrom des sechsten Transistors T6 der Treiberschaltung 33. Durch den dritten Transistor T3 wird ein annähernd konstanter Strom zur Verfügung gestellt, der sich abhängig von einer über dem Strommesswiderstand 22 anliegenden Spannung V22 aufteilt in einen Basisstrom des sechsten Transistors T6 und den Kollektorstrom des fünften Transistors T5. Es sei nun ein Arbeitspunkt des fünften Transistors T5 betrachtet, bei dem die Basis-Emitter-Spannung des fünften Transis tors T5 im Bereich der Schwellenspannung oder oberhalb der Schwellenspannung dieses Transistors T5 liegt. Steigt die Messspannung V22 infolge eines ansteigenden, den Messtransistor 22 durchfließenden Strom an, so erhöht sich die Basis-Emitter-Spannung dieses fünften Transistors T5, wodurch der Transistor T5 weiter aufgesteuert wird. Infolge dessen reduziert sich der Anteil des von dem dritten Transistor T3 gelieferten Stromes, der in die Basis des sechsten Transistors T6 fließt. Der sechste Transistor wird dadurch abgeregelt, wodurch das Potential am Ausgang der Treiberschaltung 33, der durch den Mittenabgriff zwischen dem Ohmschen Widerstand R1 und der Laststrecke des Transistors T6 gebildet ist, ansteigt. Der vertikale Transistor 21, der in dem Beispiel als pnp-Bipolartransistor ausgebildet ist, wird dadurch abgeregelt, wodurch der Laststrom reduziert wird.
  • Sinkt im andern Fall die Messspannung V22 infolge eines absinkenden, den vertikalen Transistor 21 durchfließenden Stromes ab, so wird der fünfte Transistor T5 abgeregelt. Dadurch erhöht sich der Basisstrom des sechsten Transistors T6 und der sechste Transistor T6 wird dadurch aufgesteuert. Das Basispotential des vertikalen pnp-Transistors sinkt damit ab, wodurch der Transistor 21 weiter aufgesteuert wird, um einem weiteren Absinken des Laststroms entgegenzuwirken.
  • Durch diese erläuterten Regelmechanismen, wird ein wenigstens annäherungsweise konstanter, den vertikalen Transistor 21 durchfließender Strom erzeugt.
  • Der Wert, auf welchen die Messspannung V22 an dem Messtransistor 22 eingeregelt wird, entspricht bei der dargestellten Ansteuer- und Auswerteschaltung 3 in etwa der Referenzspannung Vref.
  • Der Messwiderstand kann abhängig von dem gewünschten Verwendungszweck so dimensioniert werden, dass er einen positiven oder einen negativen Temperaturkoeffizienten besitzt oder annähernd temperaturunabhängig ist. Die Einstellung der Temperaturabhängigkeit kann über die Dotierung der Halbleiterzone, welche den Messwiderstand bildet, erfolgen.
  • Besitzt der Messwiderstand 22 einen positiven Temperaturkoeffizienten, so steigt bei gleichem Laststrom und steigender Temperatur die Messspannung V22 an, mit der Folge, dass der Laststrom I reduziert wird. Eine Stromregelanordnung mit einem so dimensionierten Messwiderstand kann eine Schutzfunktion für eine anzusteuernde Last Z erfüllen, wenn sie so an der Last Z montiert wird, dass sie thermisch mit der Last gekoppelt ist. Steigt die Temperatur der Last Z beispielsweise infolge eines zu hohen Laststromes an, so reduziert die Regelanordnung den Laststrom, um einem weiteren Temperaturanstieg entgegenzuwirken.
  • Besitzt der Messwiderstand einen negativen Temperaturkoeffizienten, so sinkt bei gleichem Laststrom und steigender Temperatur die Messspannung V22 ab, mit der Folge, dass der Laststrom erhöht wird. Die Verwendung eines solchen Stromreglers ist für solche Lasten sinnvoll, die bei steigender Temperatur einen erhöhten Laststrom benötigen. Solche Lasten sind beispielsweise Leuchtdioden. Bei Leuchtdioden sinkt die Lichtausbeute mit steigender Temperatur, so dass bei steigender Temperatur ein erhöhter Laststrom für eine gleiche Lichtausbeute erforderlich ist.
  • 7 zeigt eine Abwandlung des Stromreglers nach 6, der einen zusätzlichen externen Anschluss 13 zum Ein- und Ausschalten des Stromreglers besitzt. Dieser Anschluss 13 steuert über einen vorwiderstand R7 einen weiteren Transistor T7 an, der in dem Beispiel als npn-Bipolartransistor ausgebildet ist und dessen Laststrecke in Reihe zu dem ersten Transistor T1 des Stromspiegels und des Widerstands R1 geschaltet ist.
  • Der Stromregler ist abgeschaltet, wenn der weitere Transistor T7 sperrt, und eingeschaltet, wenn dieser zusätzliche Transistor T7 leitet. Zum Ein- und Ausschalten ist es erforderlich, ein zur leitenden oder sperrenden Ansteuerung dieses Transistors geeignetes Potential an den zusätzlichen Anschluss 13 anzulegen.
  • Bei einer Verwendung des Stromreglers in einer High-Side-Konfiguration, also dann, wenn der Regler zwischen die Klemme für das positive Versorgungspotential und die Last geschaltet ist, kann ein Sperren dieses Transistors T7 dadurch erreicht werden, dass der zusätzliche Anschluss 13 auf das Potential der zweiten Anschlussklemme 12 gelegt wird. Ein Leiten dieses Transistors T7 kann dabei dadurch erreicht werden, dass der zusätzliche Anschluss 13 auf das Potential der ersten Anschlussklemme 11 gelegt wird.
  • Bei der in 7 dargestellten Verwendung des Stromreglers in Low-Side-Konfiguration, also dann, wenn der Regler zwischen die Last Z und das negative Versorgungspotential GND geschaltet ist, muss zur leitenden Ansteuerung des Transistors T7 an die Klemme 13 ein Potential angelegt werden, das größer ist als die Summe Einsatzspannung des Transistors und der Messspannung V22. Zum Sperren wird ein entsprechend kleineres Potential an die Klemme 13 angelegt. Das Ansteuersignal an der Klemme 13 wird beispielsweise durch einen Mikrocontroller erzeugt.
  • Optional weist der Regler gemäß 7 eine an den weiteren Transistor T7 angeschlossene Ansteuerschaltung mit zwei kreuzverkoppelten npn-Tranistoren T91, T92 auf, von denen der eine T91 in Reihe zu dem weiteren Transistor T7 und von denen der andere T92 in Reihe zu dem Vorwiderstand R7 geschaltet ist. Zwischen den Vorwiderstand R7 und den Widerstand T92 ist ein als Diode verschalteter Transistor T8 geschaltet.
  • Die Transistoren T91, T92 bilden eine Regelschaltung, bei der der Strom durch den Transistor T92 so geregelt wird, dass an dem in Reihe zu diesem Transistor T92 geschalteten Widerstand R1 eine Spannung Vr1 abfällt, für die gilt: Vr1 = Vt·ln(k) (4).
  • Für Vt gilt dabei die in Gleichung (3) angegebene Beziehung, k bezeichnet das Flächenverhältnis der Emitterfläche des Transistors T92 zu der Emitterfläche des Transistors T91. Der Transistor T7 bildet eine Stromsenke, die durch das Signal an dem Eingang 13 ein- und ausgeschaltet werden kann. Der Transistor T8, der als Diode verschaltet ist, dient lediglich zur Potentialverschiebung.
  • Die Auswerte- und Ansteuerschaltung 3 gemäß 7 weist außerdem eine Überspannungsschutzschaltung 33 und eine Übertemperaturschutzschaltung 34 auf.
  • Die Überspannungsschutzschaltung 33 weist eine Reihenschaltung mit einem Widerstand R2, wenigstens einer Zenerdiode Z1-Z4 (in dem Beispiel drei) und einer Diode D auf, die zwischen den ersten Anschluss 11 und die Basis-Anschlüssen der vierten und fünften Transistoren geschaltet ist. Übersteigt die Spannung an dem ersten Anschluss 11 eine Spannungsgrenze, die im wesentlichen vorgegeben ist durch die Summe der Durchbruchspannungen der Zenerdioden Z1–Z3 wird der fünfte Transistor aufgesteuert, wodurch der sechste Transistor T6 weniger Strom führt und der sechste Transistor T6 den Transistor 21 herunterregelt, um dessen Kollektorstrom zu reduzieren und den Ausgangsstrom des Reglers auf einen geeigneten Wert herunterzuregeln.
  • Die Übertemperaturschutzschaltung weist einen weiteren Stromspiegeltransistor T10 auf, dessen Laststrecke in Reihe zu einem temperaturabhängigen Widerstand R11 zwischen die Anschlüsse 11, 117 geschaltet ist. Der Widerstand besitzt einen positiven Temperaturkoeffizienten und steuert einen zwischen Basis und Emitter des sechsten Transistors T6 geschalteten weiteren Transistor an. Der Widerstand wird durch den Stromspiegeltransistor T10 im wesentlichen von einem konstanten Strom durchflossen. Steigt die Temperatur an, so erhöht sich der Spannungsabfall an dem Widerstand R11 (wie auch der Spannungsabfall an dem Widerstand R1). Erreicht dieser Spannungsabfall an dem Widerstand R11 den Wert der Einsatzspannung des Transistors T11, schaltet dieser Transistor T11 ein und sperrt dadurch den sechsten Transistors T6, mit der Folge, dass der Transistor 21 ebenfalls gesperrt und der Regler abgeschaltet wird.
  • Der erfindungsgemäße Stromregler ist nicht auf die Verwendung eines vertikalen Bipolartransistors beschränkt.
  • Bezugnehmend auf die Schaltungsanordnung in 8 kann als vertikaler Transistor auch ein vertikaler MOS-Transistor, beispielsweise ein vertikaler p-Kanal-MOS-Transistor verwendet werden. Die Ansteuerschaltung kann dabei der Ansteuerschaltung für die Ansteuerung eines vertikalen Bipolartransistors entsprechen.
  • 9 zeigt in Seitenansicht im Querschnitt einen Halbleiterkörper 1, in den neben der Auswerte- und Ansteuerschaltung 3 ein vertikaler MOS-Transistor integriert ist. Der Transistor ist in dem Beispiel als zellenartig aufgebauter Grabentransistor realisiert. Der Transistor weist in einer vertikalen Richtung des Halbleiterkörpers 1 übereinanderliegend eine Drain-Zone 140, eine schwächer als die Drain-Zone 140 dotierte Driftzone 141 des selben Leitungstyps wie die Drain-Zone 140, eine komplementär zu der Drain- und Driftzone 140, 141 dotierte Body-Zone 142 sowie eine komplementär zu der Body- Zone 142 dotierte Source-Zone 143 auf. Gate-Elektroden 145 sind bei diesem Bauelement in Gräben angeordnet, die sich ausgehend von einer Vorderseite 101 in vertikaler Richtung des Halbleiterkörpers hinein erstrecken. Die Gate-Elektroden liegen benachbart zu den Body-Zonen 142 und sind durch Gate-Isolationsschichten 144 gegenüber dem Halbleiterkörper isoliert. Eine auf die Vorderseite 101 aufgebrachte Anschlusselektrode 115 kontaktiert die Source-Zone 143 und bildet den ersten Anschlusskontakt des Stromreglers. Die Gate-Elektroden sind in einer zu der in 8 dargestellten Schnittebene versetzen Ebene über die Vorderseite 101 des Halbleiterkörpers kontaktiert. Der Anschluss der Gate-Elektroden 145 an den Steueranschluss 23 ist in 8 daher nur schematisch dargestellt.
  • Auf die Rückseite 102 des Halbleiterkörpers ist in bereits erläuterter Weise eine elektrisch leitende Schicht 116, beispielsweise eine Metallisierung, aufgebracht, die den zweiten Anschlusskontakt 12 des Stromregler bildet.
  • Der Strommesswiderstand 22 ist bei diesem Bauelement durch die schwächer dotierte Driftzone 141 und die Drain-Zone 140 gebildet. Die Kontaktierung dieses Strommesswiderstandes mittels eines im Bereich der Vorderseite 101 angeordneten Anschlusskontakt 137 erfolgt entsprechend dem Ausführungsbeispiel in 2 über eine hochdotierte Anschlusszone 114, die sich in vertikaler Richtung in den Halbleiterkörper 1 bis an die Driftzone 141 erstreckt.
  • Zur Realisierung eines solchen Bauelements wird beispielsweise ein hochdotiertes Halbleitersubstrat zur Verfügung gestellt, welches später die Drain-Zone bildet. Auf dieses Halbleitersubstrat werden aufeinanderfolgend, beispielsweise mittels eines Epitaxieverfahrens eine die Driftzone 141 bildende Halbleiterschicht und eine die Body-Zone 142 bildende Halbleiterschicht aufgebracht. Anschließend werden, beispielsweise mittels eines Diffusions- oder Implantationsver fahrens die Source-Zonen 143 hergestellt, bevor oder nachdem die Gate-Elektroden 145 in den Gräben hergestellt werden.
  • Als vertikaler Transistor des Stromreglers kann neben einem Bipolartransistor und einem MOS-Transistor auch ein IGBT verwendet werden. Der grundsätzlich Aufbau eines solchen IGBT unterscheidet sich vom Aufbau des in 8 dargestellten MOS-Transistor lediglich dadurch, dass die im Bereich der Rückseite angeordnete hochdotierte Halbleiterzone 140, komplementär zu der sich daran anschließenden schwächer dotierten Halbleiterzone 141 dotiert ist. Diese stark dotierte Halbleiterzone bildet bei einem MOSFET dessen Kollektorzone, während die schwächer dotierte Halbleiterzone eine der Basiszonen des IGBT bildet.
  • Der Strommesstransistor 22 wird bei Verwendung eines solchen IGBT durch die Kollektorzone und eine der Basiszonen des IGBT gebildet.
  • Bei dem zuvor erläuterten Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen Stromreglers sind die Transistoren jeweils als vertikale Transistoren ausgebildet. Als Transistoren zur Verwendung im Zusammenhang mit dem erfindungsgemäßen Stromregler eignen sich jedoch auch laterale Transistoren.
    • D
    Diode
    GND
    Bezugspotential
    R1, R6, R7
    Widerstände
    T1, T2, T4
    pnp-Bipolartransistoren
    T3, T5, T6
    npn-Bipolartransistoren
    T7
    npn-Bipolartransistor
    T8, T91, T92
    npn-Bipolartransistoren
    V+
    Versorgungspotential
    V22
    Messspannung
    Vref
    Referenzspannung
    Z
    Last
    Z1–Z3
    Zenerdioden
    1
    Halbleiterkörper
    2
    vertikaler Transistor
    3
    Auswerte- und Ansteuerschaltung
    11
    erster Anschlusskontakt des Stromreglers
    12
    zweiter Anschlusskontakt des Stromreglers
    13
    dritter Anschlusskontakt des Stromreglers
    21
    vertikaler Transistor
    22
    in dem vertikalen Transistor integrierter Strommesswiderstand
    23
    Ansteueranschluss des vertikalen Transistors
    31
    Vergleicherschaltung
    32
    Referenzspannungsquelle
    33
    Treiberschaltung
    101
    Vorderseite des Halbleiterkörpers
    102
    Rückseite des Halbleiterkörpers
    110
    Kollektorzone
    111
    Basiszone
    112
    Emitterzone
    113
    Basis-Anschlusszone
    114
    hochdotierte Anschlusszone
    115
    Anschlusselektrode
    116
    Anschlusselektrode, Leadframe
    117
    Anschlusskontakt
    122
    Basis-Anschlusskontakt
    124
    Halbleitersubstrat
    130
    Bereich der Auswerte- und Ansteuerschaltung im Halbleiterkörper
    131–133
    Transistorzonen eines lateralen Bipolartran sistors
    134
    Anschlusskontakt
    135
    Anschlusskontakt
    137
    Bonddraht
    138
    Anschlusskontakt
    140
    Drain-Zone
    141
    Driftzone
    142
    Body-Zone
    143
    Source-Zone
    144
    Isolationsschicht
    145
    Gate-Elektrode
    1', 102'
    Halbleiterkörper
    118, 119
    Anschlussbeine
    121, 136
    Bonddrähte

Claims (17)

  1. Stromregler, der folgende Merkmale aufweist: – einen ersten Halbleiterkörper (1; 1') mit einem ersten und zweiten Anschlusskontakt (11, 12), – einen Transistor (T) mit einem Steueranschluss und einer Laststrecke, der in dem Halbleiterkörper (1; 1') integriert ist und dessen Laststrecke zwischen den Anschlusskontakten (11, 12) des Halbleiterkörpers verläuft, – ein Strommesswiderstand (22), der wenigstens teilweise durch einen Abschnitt der Laststrecke des Transistors gebildet ist, – eine Auswerte- und Ansteuerschaltung (3), die an den Strommesswiderstand (22) angeschlossen ist und die dazu ausgebildet ist, den Transistor abhängig von einer Spannung über dem Messwiderstand (22) anzusteuern.
  2. Stromregler nach Anspruch 1, bei dem der Transistor wenigstens eine erste (112; 143), eine zweite (111; 142) und eine dritte Transistorzone (110; 141, 140) aufweist, die in einer Richtung des Halbleiterkörpers (1) nebeneinander angeordnet sind, bei dem die erste Transistorzone (112; 143) an den ersten Anschlusskontakt (11) und die dritte Transistorzone (110; 141, 140) an den zweiten Anschlusskontakt (12) angeschlossen ist, und bei dem der Strommesswiderstand (22) wenigstens teilweise durch die dritte Transistorzone (110; 141, 140) gebildet ist.
  3. Stromregler nach Anspruch 2, bei dem der Transistor ein vertikaler Transistor ist, bei dem die ersten, zweiten und dritten Transistorzonen (112, 143, 111 142, 110, 141, 140) in einer vertikalen Richtung des Halbleiterkörpers nebeneinander angeordnet sind.
  4. Stromregler nach Anspruch 2, bei dem der Transistor ein lateraler Transistor ist, bei dem die ersten, zweiten und dritten Transistorzonen in einer lateralen Richtung des Halbleiterkörpers nebeneinander angeordnet sind.
  5. Stromregler nach einem der Ansprüche 2 bis 4, bei dem der Strommesswiderstand (22) zwei Anschlusskontakte (116, 117) aufweist, von denen einer durch den zweiten Anschlusskontakt (12) des Stromreglers gebildet ist.
  6. Stromregler nach einem der vorangehenden Ansprüche, bei dem der Strommesswiderstand (22) eine in dem ersten Halbleiterkörper (1) angeordnete Anschlusszone (114) aufweist, die zwischen der dritten Transistorzone (110; 141, 140) und einem (117) der Anschlusskontakte des Strommesswiderstands (22) angeordnet ist.
  7. Stromregler nach einem der vorangehenden Ansprüche, dessen erste und zweite Anschlusskontakte (11, 12) an gegenüberliegenden Seiten (101, 102) des ersten Halbleiterkörpers (1) angeordnet sind.
  8. Stromregler nach einem der vorangehenden Ansprüche, bei dem der vertikale Transistor ein Bipolartransistor ist, wobei die zweite Transistorzone die Basiszone (111) bildet.
  9. Stromregler nach einem der Ansprüche 1 bis 7, bei dem der vertikale Transistor ein Feldeffekttransistor ist, wobei die zweite Transistorzone die Body-Zone (142) bildet und wobei eine isoliert gegenüber der Body-Zone (142) angeordnete Gate-Elektrode (145) vorhanden ist.
  10. Stromregler nach einem der vorangehenden Ansprüche, bei dem der zweite Anschlusskontakt (12, 116) ein elektrisch leitfähiger Träger ist, auf den der erste Halbleiterkörper (1) aufgebracht ist.
  11. Stromregler nach einem der vorangehenden Ansprüche, bei dem die Auswerte- und Ansteuerschaltung (3) in demselben ersten Halbleiterkörper (1) wie der vertikale Transistor integriert ist.
  12. Stromregler nach einem der Ansprüche 1 bis 4, bei dem die Auswerte- und Ansteuerschaltung (3) in einem zweiten Halbleiterkörper (1'') integriert ist.
  13. Stromregler nach Anspruch 12, bei dem der zweite Halbleiterkörper (1'') auf den ersten Halbleiterkörper (1') aufgebracht ist.
  14. Stromregler nach Anspruch 12, bei dem der zweite Halbleiterkörper (1'') neben dem ersten Halbleiterkörper (1') angeordnet ist.
  15. Stromregler nach einem der vorangehenden Ansprüche, bei dem die Auswerterschaltung (3) dazu ausgebildet ist, eine an dem Strommesswiderstand (22) anliegende Spannung (V22) mit einer Referenzspannung zu vergleichen und den vertikalen Transistor (21) abhängig von dem Vergleichsergebnis anzusteuern.
  16. Stromregler nach einem der vorangehenden Ansprüche, bei dem die Auswerte- und Ansteuerschaltung (3) eine Referenzspannungsquelle (32) und einen den vertikalen Transistor (21) ansteuernden Differenzverstärker (31) aufweist.
  17. Stromregler nach Anspruch 16, bei dem eine Treiberschaltung (33) zwischen den Differenzverstärker (31) und den Steu eranschluss (23) des vertikalen Transistors (21) geschaltet ist.
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