DE102006025374B4 - A junction field effect transistor arrangement and method for driving a junction field effect transistor - Google Patents

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Abstract

Sperrschicht-Feldeffekttransistor-Anordnung, mit
• mindestens einem Sperrschicht-Feldeffekttransistor;
• mindestens einer Gate-Ansteuerungs-Einrichtung, welche aufweist:
– eine Strom-Bereitstellungs-Einrichtung zum Bereitstellen eines elektrischen Stromes,
– eine Schalt-Einrichtung zum wahlweisen Kurzschließen der Strom-Bereitstellungs-Einrichtung, und
– eine Ladungs-Speicher-Einrichtung, welche zu der Strom-Bereitstellungs-Einrichtung elektrisch parallel schaltbar oder geschaltet ist;
• wobei die Strom-Bereitstellungs-Einrichtung mit mindestens einem Gate-Anschluss und mindestens einem Source/Drain-Anschluss des mindestens einen Sperrschicht Feldeffekttransistors elektrisch gekoppelt ist, derart, dass der von der Strom-Bereitstellungs-Einrichtung bereitgestellte elektrische Strom zumindest teilweise in einen steuerseitigen pn-Übergang zwischen dem Gate-Anschluss und dem Source/Drain-Anschluss des Sperrschicht-Feldeffekt-Transistors eingeprägt werden kann.
Junction field effect transistor arrangement, with
At least one junction field effect transistor;
At least one gate drive device, comprising:
A power supply device for providing an electric current,
A switching device for selectively short-circuiting the current-providing device, and
A charge storage device which is electrically switchable or switched to the current supply device;
Wherein the current providing means is electrically coupled to at least one gate terminal and at least one source / drain terminal of the at least one junction field effect transistor such that the electrical current provided by the current providing means at least partially into a control side pn junction between the gate terminal and the source / drain terminal of the junction field effect transistor can be impressed.

Figure 00000001
Figure 00000001

Description

Die Erfindung betrifft eine Sperrschicht-Feldeffekttransistor-Anordnung und ein Verfahren zum Ansteuern eines Sperrschicht-Feldeffekttransistors.The The invention relates to a junction field effect transistor arrangement and a method of driving a junction field effect transistor.

Neben der Weiterentwicklung Silizium-basierter Leistungshalbleiterschalter ist inzwischen auch das Material Silizium-Carbid (SiC) für den Einsatz in leistungselektronischen Schaltungen beherrschbar, siehe zum Beispiel [1], [2]. Aufgrund der hervorragenden Materialeigenschaften von SiC lassen sich auf dessen Basis hochsperrende, unipolare Halbleiterschalter realisieren, siehe zum Beispiel [3], und SiC-Feldeffekttransistoren finden daher zunehmend Beachtung.Next the further development of silicon-based power semiconductor switches Meanwhile, the material silicon carbide (SiC) for use controllable in power electronic circuits, see for example [1], [2]. Due to the excellent material properties of SiC can be based on its high-blocking, unipolar semiconductor switches see, for example [3], and find SiC field-effect transistors therefore increasingly attention.

Als aktives Schaltelement bzw. aktiver Schalter ist dabei der Sperrschicht-Feldeffekt-Transistor (Junction Field Effect Transistor, JFET) im Fokus der Entwickler, siehe zum Beispiel [4]. Dieser Transistortyp wird nicht mittels eines MOS-Gates (MOS: Metal Oxide Semiconductor) gesteuert, welches eine einfache Adaption bekannter Treibertopologien erlauben würde, sondern mittels der Raumladungszone eines in Sperrrichtung betriebenen pn-Übergangs zwischen der Gate-Elektrode und der Source-Elektrode des JFETs. Ein JFET erfordert daher eine andere Treibertopologie als Bauelemente mit einem MOS-Gate wie zum Beispiel MOSFETs (Metal Oxide Semiconductor Field Effect Transistor) oder IGBTs (Insulated Gate Bipolar Transistor).When active switching element or active switch is the junction field effect transistor (Junction Field Effect Transistor, JFET) in the focus of the developers, see for example [4]. This transistor type is not used by a MOS-gate (MOS: Metal Oxide Semiconductor) controlled, which would allow a simple adaptation of known driver topologies, but by means of the space charge zone of a reverse-biased pn junction between the gate and the source of the JFET. A JFET therefore requires a different driver topology than devices with a MOS gate such as MOSFETs (Metal Oxide Semiconductor Field Effect Transistor) or IGBTs (Insulated Gate Bipolar Transistor).

Die Steuerung eines JFETs erfolgt mittels der Gate-Source-Spannung. Bei einer Gate-Source-Spannung von 0 Volt ist der Leistungsschalter leitend. Soll der JFET sperren, muss im Falle eines n-Kanal-JFETs eine negative Spannung zwischen die Gate-Elektrode und die Source-Elektrode angelegt werden (im Falle eines p-Kanal-JFETs entsprechend eine positive Spannung). Die Raumladungszone (trägerarme Zone) des in Sperrrichtung betriebenen pn-Überganges reicht immer tiefer in den n(p)-Kanal hinein und schnürt diesen bei genügend großer negativer Gate-Source-Spannung (bzw. bei einem p-Kanal-JFET bei genügend großer positiver Gate-Source-Spannung) vollständig ab (Pinch-off-Spannung bzw. Abschnürspannung): der JFET sperrt. Der Gate-Leckstrom ist vernachlässigbar klein. Mit steigender negativer Gate-Source-Spannung (bzw. bei einem p-Kanal-JFET mit steigender positiver Gate-Source-Spannung) nimmt jedoch bei einer Durchbruchspannung der Gate-Leckstrom schlagartig zu und würde das Bauelement zerstören.The Control of a JFET is done by means of the gate-source voltage. At a Gate-source voltage of 0 volts, the circuit breaker is conductive. If the JFET is to be disabled, it must be negative in the case of an n-channel JFET Voltage is applied between the gate and the source (in the case of a p-channel JFET, accordingly, a positive Tension). The space charge zone (low-carrier zone) of the reverse direction operated pn junction extends deeper and deeper into the n (p) channel with enough greater negative gate-source voltage (or in the case of a p-channel JFET with a sufficiently large positive gate-source voltage) completely off (Pinch-off voltage or pinch-off voltage): the JFET is blocking. The gate leakage current is negligibly small. With rising negative gate-source voltage (or for a p-channel JFET with increasing positive gate-source voltage) however, at a breakdown voltage, the gate leakage current abruptly decreases to and would destroy the component.

1A zeigt eine schematische Halbzellenquerschnittsansicht 100 eines herkömmlichen vertikalen n-Kanal-JFETs, und 1B zeigt ein dazugehöriges Schaltsymbol 150, bei dem an dem JFET 100 anliegende elektrische Spannungen (Gate-Source-Spannung uGS, Drain-Gate-Spannung uDG, Drain-Source-Spannung uDS) bzw. durch den JFET 100 fließende elektrische Ströme (Gate-Strom iG, Drain-Strom iD) eingezeichnet sind. 1A shows a schematic half-cell cross-sectional view 100 a conventional vertical n-channel JFET, and 1B shows an associated switching symbol 150 in which on the JFET 100 applied electrical voltages (gate-source voltage u GS , drain-gate voltage u DG , drain-source voltage u DS ) or through the JFET 100 flowing electrical currents (gate current i G , drain current i D ) are drawn.

Der JFET 100 weist einen Source-Anschluss 101, einen Drain-Anschluss 102 und einen Gate-Anschluss 103 auf. Ferner weist der JFET 100 einen ersten (n–)-dotierten Bereich 104, einen zweiten (n–)-dotierten Bereich 105, einen n++-dotierten Bereich 106, einen ersten p++-dotierten Bereich 107 sowie einen zweiten p++-dotierten Bereich 108 auf.The JFET 100 has a source connection 101 , a drain connection 102 and a gate terminal 103 on. Further, the JFET has 100 a first (n -) doped region 104 , a second (n -) doped region 105 , an n ++ doped region 106 , a first p ++ doped region 107 and a second p ++ doped region 108 on.

Wie im Querschnitt ersichtlich, sind der Source-Anschluss 101 und der Drain-Anschluss 102 bei Nichtanliegen einer Gate-Source-Spannung uGS (bzw. bei uGS = 0) allein mittels n-dotierter Bereiche, i.e. dem ersten schwach n-dotierten Bereich 104 (n-Epilayer 1), dem zweiten schwach n-dotierten Bereich 105 (n-Epilayer 2) sowie dem sehr stark n-dotierten (n++) Bereich 106, elektrisch miteinander verbunden, so dass in diesem Fall ein geringer ohmscher Widerstand zwischen dem Source-Anschluss 101 und dem Drain-Anschluss 102 resultiert. Mit anderen Worten ist der Leistungsschalter 100 bzw. der JFET 100 leitend. Da dies ohne eine Gate-Source-Spannung uGS der Fall ist, spricht man vom normally-on-Verhalten.As can be seen in cross-section, the source terminal 101 and the drain connection 102 in the absence of a gate-source voltage u GS (or at u GS = 0) solely by means of n-doped regions, ie the first weakly n-doped region 104 (n-epilayer 1), the second weakly n-doped region 105 (n-Epilayer 2) and the very heavily n-doped (n ++) range 106 , electrically connected to each other, so that in this case a low ohmic resistance between the source terminal 101 and the drain port 102 results. In other words, the circuit breaker 100 or the JFET 100 conductive. Since this is the case without a gate-source voltage u GS , this is called the normally-on behavior.

Soll der JFET 100 sperren, muss die elektrische Verbindung zwischen Source 101 und Drain 102 hochohmig werden. Dies kann dadurch erreicht werden, dass eine negative Spannung uGS (uGS < 0) zwischen dem Gate-Kontakt 103 und dem Source-Kontakt 101 angelegt wird. Die Folge ist ein in Sperrrichtung betriebener pn-Übergang (Übergang zwischen dem ersten p++-dotierten Bereich 107 und dem zweiten (n–)-dotierten Bereich 105), dessen Raumladungszone (trägerarme Zone) in den Kanal hineinreicht und diesen bei genügend kleiner Spannung uGS (d.h. bei genügend großem Betrag |uGS|) vollständig abschnürt, d.h. in einen hochohmigen Zustand versetzt.Should the JFET 100 lock, the electrical connection between source 101 and drain 102 become high impedance. This can be achieved by applying a negative voltage u GS (u GS <0) between the gate contact 103 and the source contact 101 is created. The result is a reverse-biased pn junction (transition between the first p + + doped region 107 and the second (n -) doped region 105 ), whose space charge zone (low-carrier zone) extends into the channel and this completely strangles at sufficiently low voltage u GS (ie, at a sufficiently large amount | u GS |), ie in a high-impedance state.

Das in 2 dargestellte Diagramm 200 zeigt die Abhängigkeit des Drain-Stroms iD (Kurven 201a, 201b) und des Gate-Stromes iG (Kurven 202a, 202b) eines n-Kanal-JFETs von der Gate-Source-Spannung uGS für zwei verschiedene Temperaturen T1 = 25°C und T2 = 125°C.This in 2 illustrated diagram 200 shows the dependence of the drain current i D (curves 201 . 201b ) and the gate current i G (curves 202a . 202b ) of an n-channel JFET from the gate-source voltage u GS for two different temperatures T 1 = 25 ° C and T 2 = 125 ° C.

Mit anderen Worten sind in 2 der Drain-Strom iD als Funktion der Gate-Source-Spannung uGS (iD = f(uGS), wobei uDS = 1.56 V) und der Gate-Strom iG als Funktion der Gate-Source-Spannung (iG = f(uGS)) aufgetragen für zwei verschiedene Werte des Parameters T (Temperatur).In other words, in 2 the drain current i D as a function of the gate-source voltage u GS (i D = f (u GS ), where u DS = 1.56 V) and the gate current i G as a function of the gate-source voltage (i G = f (u GS )) plotted for two different values of the parameter T (temperature).

Wie aus 2 ersichtlich ist, sinkt der Drain-Strom iD mit kleiner werdender Spannung uGS, bis dieser bei der Abschnürspannung bzw. Pinch-off-Spannung uPI zu null wird.How out 2 is apparent, the drain current i D decreases with decreasing voltage u GS until it becomes zero at the pinch-off voltage or pinch-off voltage u PI .

In dem gezeigten Beispiel beträgt die Pinch-off-Spannung uPI in etwa –18 V.In the example shown, the pinch-off voltage u PI is approximately -18 V.

Für negative Spannungen uGS verhält sich der Strom durch das Gate iG so, wie es von einem pn-Übergang in Rückwärtsrichtung zu erwarten ist: Der pn-Übergang sperrt bis hin zu einer Durchbruchspannung uBR. Sinkt die Gate-Source-Spannung uGS unter die Durchbruchspannung uBR, so nimmt der Gate-Strom iG (genauer der Betrag |iG| des Gate-Stroms) stark zu und kann für zu große Werte iG < iGkrit_rückw die Steuerstrecke und damit das Bauelement thermisch zerstören. Mit anderen Worten kann der JFET zerstört werden, wenn der Gate-Strom iG einen kritischen Wert iGkrit_rückw unterschreitet.For negative voltages u GS , the current through the gate i G behaves as expected from a pn junction in the reverse direction: The pn junction blocks up to a breakdown voltage u BR . If the gate-source voltage u GS drops below the breakdown voltage u BR , the gate current i G (more precisely, the magnitude | i G | of the gate current) increases sharply and, for excessively large values i G <i Gcrit_backw, can Control route and thus thermally destroy the device. In other words, the JFET can be destroyed if the gate current i G falls below a critical value i Gkrit_rückw .

Wird die Gate-Source-Spannung uGS positiv, so steigt ab der Schwellspannung des pn-Übergangs der Strom iG schnell an und kann für zu große Werte iG > iGkrit_vorw ebenfalls das Bauelement zerstören. Mit anderen Worten kann der JFET auch zerstört werden, wenn der Gate-Strom iG einen zweiten kritischen Wert iGkrit_vorw überschreitet.If the gate-source voltage u GS becomes positive, the current i G rises rapidly from the threshold voltage of the pn junction and can also destroy the component for excessively large values i G > i Gcrit_vorw . In other words, the JFET can also be destroyed if the gate current i G exceeds a second critical value i Gkrit_vorw .

Aus den oben genannten Überlegungen lassen sich Schlussfolgerungen für einen sicheren Betrieb der JFET-Gate-Source-Steuerstrecke ableiten:

  • i) im Ein-Zustand ("on") des JFETs sollte gelten: uGS > uPI und iG < iGkrit_vorw
  • ii) im Aus-Zustand ("off") des JFETs sollte gelten: uGS < UPI und iG > iGkrit_rückw
From the above considerations, conclusions can be drawn for safe operation of the JFET gate-source control path:
  • i) in the on state ("on") of the JFET, the following should apply: u GS > u PI and i G <i Gcrit_vorw
  • ii) in the OFF state ("off") of the JFET should apply: u GS <U PI and i G > i Gkrit_rückw

Um einen Leistungshalbleiter mit den genannten Eigenschaften zu betreiben, sind aus dem Stand der Technik unterschiedliche Verfahren bekannt. In vielen Fällen wird zum kritischen Ausschalten eines solchen Transistors zwischen den Gate-Anschluss und den Source-Anschluss des JFETs eine Treiberspannung uTR angelegt, wobei die entsprechenden Verfahren im Wesentlichen in zwei Varianten unterteilt werden können.

  • i) Gemäß einer ersten, zum Beispiel in [5], [6], [7], [8], [9] beschriebenen, Variante wird zum Abschalten eines JFETs zwischen Gate und Source des JFETs eine Treiber-Spannung uTR angelegt, deren Wert zwischen der Durchbruchspannung uBR und der Pinch-off-Spannung uPI des Transistors liegt, d.h. es gilt uBR < uTR < uPI. (1)
In order to operate a power semiconductor with the properties mentioned, different methods are known from the prior art. In many cases, a drive voltage u TR is applied to critically turn off such a transistor between the gate terminal and the source terminal of the JFET, and the corresponding methods can be essentially divided into two variants.
  • i) According to a first variant described, for example, in [5], [6], [7], [8], [9], a driver voltage u TR is applied for switching off a JFET between gate and source of the JFET, the value of which lies between the breakdown voltage u BR and the pinch-off voltage u PI of the transistor, ie it applies u BR <u TR <u PI , (1)

Da einerseits die Pinch-off-Spannungen uPI sowie die Durchbruchspannungen uBR Streuungen unterworfen sind und je nach JFET-Muster um einige Volt differieren (zum Beispiel kann uPI zwischen –20 V und –28 V variieren), und andererseits die Durchbruchspannung uBR eine Temperaturabhängigkeit aufweist (vgl. 2), muss in diesem Fall zum sicheren Ausschalten die verwendete Treiber-Spannung uTR sorgfältig an jeden einzelnen Transistor angepasst werden. Andernfalls besteht die Gefahr, das Bauelement nicht mehr sicher ausschalten zu können bzw. die pn-Steuerstrecke durch einen zu großen Strom |iG| thermisch zu überlasten.

  • ii) Gemäß einer zweiten, zum Beispiel in [10], [11] beschriebenen, Variante wird zum Abschalten ebenfalls eine Treiberspannung uTR verwendet, diese ist allerdings weitaus kleiner als die Durchbruchspannung uBR der pn-Steuerstrecke, d.h. es gilt uTR < uBR < uPI. (2)
Since, on the one hand, the pinch-off voltages u PI and the breakdown voltages u BR are subject to variations and differ by a few volts depending on the JFET pattern (for example, u PI can vary between -20 V and -28 V), and on the other hand the breakdown voltage u BR has a temperature dependence (see. 2 ), in this case, for safe switching off, the used driver voltage u TR must be carefully adapted to each individual transistor. Otherwise, there is a risk that the device can no longer safely be switched off or the pn-control path can be interrupted by an excessive current | i G | thermally overload.
  • ii) According to a second variant, described for example in [10], [11], a drive voltage u TR is also used for switching off, but this is much smaller than the breakdown voltage u BR of the pn-control path, ie it applies u TR <u BR <u PI , (2)

Anschaulich wird bei der Variante ii) der JFET im Durchbruchbereich betrieben. Damit der Gatestrom iG im Durchbruchbetrieb limitiert ist, wird zwischen die Spannungsquelle und die Gate-Source-Strecke ein ohmscher Widerstand R geschaltet. Mit diesem Prinzip wird der JFET unabhängig von der Pinch-off-Spannung und der Durchbruchspannung sicher abgeschaltet, da der steuernde pn-Übergang im Durchbruch betrieben wird. Geht man von einer konstanten Treiber-Spannung uTR aus, so stellt sich statisch (vereinfacht) der Gatestrom iG in Abhängigkeit der muster- und temperaturveränderlichen Durchbruchspannung uBR gemäß

Figure 00060001
ein.Clearly, in variant ii) the JFET is operated in the breakdown region. So that the gate current i G is limited in the breakdown mode, an ohmic resistance R is connected between the voltage source and the gate-source path. With this principle, the JFET is safely shut down regardless of the pinch-off voltage and the breakdown voltage, since the controlling pn junction is operated in the breakdown. Assuming a constant driver voltage u TR , the gate current i G is static (simplified) as a function of the pattern and temperature-variable breakdown voltage u BR
Figure 00060001
one.

Aus [12], [13] ist es bekannt, einen JFET mittels einer Stromquelle am Gate auszuschalten. Es wird demnach nicht die Gate-Spannung, sondern der Gate-(Leck)-Strom für das Ausschalten des JFETs eingestellt. Der Steuerstrom ist größer als der normale Gate-Leckstrom, aber kleiner als der maximal zulässige Gate-Strom. Dabei wird die pn-Gatestrecke des JFETs im Durchbruch betrieben. Zum Einschalten des JFETs (leitender Zustand) wird der Gate-Steuerstrom abgeschaltet.Out [12], [13] it is known to use a JFET by means of a current source turn off at the gate. It does not become the gate voltage, but the gate (leakage) current for switching off the JFET is set. The control current is greater than the normal gate leakage current, but less than the maximum allowable gate current. The pn gate path of the JFET is operated in the breakdown. To turn on the JFET (conductive state), the gate control current off.

Nachteilig an den in [12], [13] offenbarten Verfahren ist jedoch, dass zum Zwecke des Abschaltens des JFETs eine zusätzliche Messeinrichtung und eine aufwändige Regeleinrichtung für den Gate-Strom notwendig werden.adversely however, in the methods disclosed in [12], [13], the For purposes of turning off the JFET an additional measuring device and an elaborate one Control device for the gate current will be necessary.

Bei Verwendung ungeregelter Stromquellen zum Sperren eines JFETs, kann der Fall eintreten, dass bei bestimmten Wechselrichter-Anordnungen (Umrichtern) ein gerade abgeschalteter JFET wieder einschaltet und einen Brückenkurzschluss verursacht (sogenannter Miller-Effekt). Um dies zu vermeiden, wird in [13] eine weitere Stromquelleneinrichtung verwendet, die zum sicheren Ausschalten des JFETs zeitweilig einen erhöhten Gate-Strom zuführt.at Using unregulated power sources to lock a JFET can the case that occurs with certain inverter arrangements (Inverters) a JET just turned off again and turns on a bridge short circuit caused (so-called Miller effect). To avoid this, will in [13] uses a further power source device which is used for safely turn off the JFET temporarily an increased gate current supplies.

Bei anderen Umrichtern, beispielsweise bei einem Matrix-Umrichter (siehe z.B. [14]), ist mit der in [13] vorgeschlagenen Methode das eben genannte Problem des ungewollten Wiedereinschaltens eines gerade abgeschalteten JFETs jedoch schwer oder nicht lösbar, weil dann mehrere Transistoren als Verursacher in Betracht kommen und ein komplizierter Kommutierungsapparat vorliegt.at other converters, for example a matrix converter (see e.g. [14]), is the same with the method proposed in [13] called problem of unintentionally restarting a straight However, disconnected JFETs difficult or impossible, because then several transistors as the cause and a complicated commutation apparatus is present.

In [15] ist eine Treiberschaltung für einen Leistungsschalter offenbart, welche mit einem Drain-Anschluss, einem Source-Anschluss und einem Steuer-Anschluss des Leistungsschalters elektrisch gekoppelt ist, wobei der Leistungsschalter über einen Pufferverstärker mit einer Spannung angesteuert wird. Die Treiberschaltung weist eine Stromquelle auf, sowie einen ersten Schalter, mit dessen Hilfe die Stromquelle kurzgeschlossen werden kann. Ferner weist die Treiberschaltung eine Kapazität auf, welche mittels eines zweiten Schalters zu der Stromquelle parallel geschaltet werden kann. Zwischen den Steueranschluss des Leistungsschalters und die Kapazität sind ein Kennlinienglied sowie ein Pufferverstärker geschaltet. Ferner kann die Stromquelle mittels des ersten Schalters in Serie zu dem Kennlinienglied und dem Pufferverstärker geschaltet werden.In [15] is a driver circuit for discloses a circuit breaker having a drain connection, a source connection and a control terminal of the circuit breaker is electrically coupled, the circuit breaker over a buffer amplifier is driven with a voltage. The driver circuit points a power source, as well as a first switch, with its help the power source can be shorted. Furthermore, the driver circuit a capacity on which by means of a second switch to the power source in parallel can be switched. Between the control terminal of the circuit breaker and the capacity a characteristic element and a buffer amplifier are connected. Furthermore, can the power source by means of the first switch in series with the characteristic element and the buffer amplifier be switched.

In [16] ist ein Steuerschaltkreis zum Ansteuern eines n-Kanal-MOS-Transistors offenbart, wobei eine in dem Steuerschaltkreis ausgebildete Stromquelle mit dem Gate des n-Kanal-MOS-Transistors gekoppelt ist.In [16] is a control circuit for driving an n-channel MOS transistor discloses, wherein a current source formed in the control circuit is coupled to the gate of the n-channel MOS transistor.

Der Erfindung liegt insbesondere das Problem zugrunde, einen Sperrschicht-Feldeffekttransistor bzw. JFET sicher auszuschalten.Of the The invention is based in particular on the problem of a junction field effect transistor or JFET safely turn off.

Das Problem wird gelöst durch eine Sperrschicht-Feldeffekttransistor-Anordnung sowie ein Verfahren zum Ansteuern eines Sperrschicht- Feldeffekttransistors mit den Merkmalen gemäß den unabhängigen Patentansprüchen.The Problem is solved by a junction field effect transistor arrangement and a A method of driving a junction field effect transistor having the features according to the independent claims.

Beispielhafte Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus den abhängigen Patentansprüchen.exemplary Embodiments of the invention will become apparent from the dependent claims.

Es wird eine Sperrschicht-Feldeffekttransistor-Anordnung bereitgestellt. Die Sperrschicht-Feldeffekttransistor-Anordnung weist mindestens einen Sperrschicht-Feldeffekttransistor auf, sowie mindestens eine Gate-Ansteuerungs-Einrichtung, welche mit mindestens einem Gate-Anschluss und mindestens einem Source/Drain-Anschluss des mindestens einen Sperrschicht-Feldeffekttransistors elektrisch gekoppelt ist.It For example, a junction field effect transistor arrangement is provided. The junction field effect transistor arrangement has at least one junction field effect transistor, as well at least one gate driver having at least a gate terminal and at least one source / drain terminal the at least one junction field effect transistor electrically is coupled.

Die Gate-Ansteuerungs-Einrichtung weist eine Strom-Bereitstellungs-Einrichtung auf, welche Strom-Bereitstellungs-Einrichtung mit einem Gate-Anschluss und mit einem Source/Drain-Anschluss eines Sperrschicht-Feldeffekttransistors elektrisch koppelbar ist, zum Bereitstellen eines elektrischen Stromes. Die Gate-Ansteuerungs-Einrichtung weist ferner eine Schalt-Einrichtung auf zum wahlweisen Kurzschließen der Strom-Bereitstellungs-Einrichtung. Weiterhin weist die Gate-Ansteuerungs-Einrichtung eine Ladungs-Speicher-Einrichtung auf, welche Ladungs-Speicher-Einrichtung zu der Strom-Bereitstellungs-Einrichtung elektrisch parallel schaltbar oder geschaltet ist.The Gate drive means comprises a power supply means, which power supply means with a gate terminal and with a source / drain terminal of a junction field effect transistor electrically coupled, for providing an electric current. The gate drive device further comprises a switch means for selectively shorting the current providing means. Farther has the gate driver a charge storage device, which charge storage device to the power providing facility electrically switchable or connected in parallel.

Bei einem Verfahren zum Ansteuern eines Sperrschicht-Feldeffekttransistors wird in einem ersten Betriebszustand des Sperrschicht-Feldeffekttransistors ein elektrischer Strom dem Sperrschicht-Feldeffekttransistor bereitgestellt, derart, dass der Sperrschicht-Feldeffekttransistor im Durchbruch-Bereich betrieben wird. Ferner wird in einem zweiten Betriebzustand des Sperrschicht-Feldeffekttransistors elektrische Ladung zwischengespeichert, wobei zumindest ein Teil der zwischengespeicherten elektrischen Ladung in dem ersten Betriebszustand dem Sperrschicht-Feldeffekttransistor bereitgestellt wird.In a method for driving a junction field effect transistor, in a first operating state of the junction field effect transistor, an electric current is provided to the junction field effect transistor, such that the junction field effect transistor is operated in the breakdown region. Further, in a second operating state of the junction field effect transistor, electric charge is applied between wherein at least a portion of the cached electrical charge in the first operating state is provided to the junction field effect transistor.

Gemäß einer Ausgestaltung der Erfindung ist die Strom-Bereitstellungs-Einrichtung als elektrische Stromquelle ausgebildet, zum Beispiel als elektrische Konstant-Stromquelle.According to one Embodiment of the invention is the power supply device as an electrical power source formed, for example, as a constant-current electric power source.

Ein Aspekt der Erfindung kann darin gesehen werden, dass eine Konstantstromquelle dazu benutzt werden kann, die steuerseitige pn-Strecke eines (oder mehrerer) Sperrschicht-Feldeffekt-Transistors (JFETs) statisch in den Durchbruch und damit den Transistor zum sicheren Abschalten zu zwingen. Mit anderen Worten kann der steuerseitige pn-Übergang (Gate-Source-Strecke) eines JFETs mittels einer Konstantstromquelle kontrolliert im Durchbruch betrieben werden und damit der JFET gesperrt werden. Ein einmalig eingestellter Gate-Strom (zum Beispiel iG ungefähr gleich –150 μA) kann unabhängig von der Durchbruchspannung des JFETs in dessen Gate-Strecke eingeprägt werden, so lange eine der Stromquelle zur Verfügung stehende Treiberspannung uTR kleiner als die minimal auftretende Durchbruchspannung uBR ist. Zum Einschalten des JFETs (d.h. Gate-Source-Spannung uGS ist größer als die Pinch-off-Spannung uPI: uGS > uPI) kann die Strom-Bereitstellungs-Einrichtung (Stromquelle) und ebenfalls die Gate-Source-Strecke des JFETs mittels eines Schalter (i.e. mittels der Schalt-Einrichtung) kurzgeschlossen werden, so dass der Leistungsschalter bei der Gate-Spannung Null (0 Volt) leitend wird.One aspect of the invention may be seen in that a constant current source may be used to statically force the control-side pn-junction of one (or more) junction-field-effect transistor (JFET) into the breakdown and thus the transistor for safe turn-off. In other words, the control-side pn junction (gate-source path) of a JFET can be controlled in breakthrough mode by means of a constant current source and thus the JFET can be blocked. A gate current set once (for example, i G approximately equal to -150 μA) can be impressed in its gate path independently of the breakdown voltage of the JFET, as long as a driver voltage u TR available to the current source is smaller than the minimum breakdown voltage u BR is. For turning on the JFET (ie gate-source voltage u GS is greater than the pinch-off voltage u PI : u GS > u PI ), the current-providing device (current source) and also the gate-source path of the JFETs are short-circuited by means of a switch (ie by means of the switching device), so that the power switch at the gate voltage zero (0 volts) becomes conductive.

In diesem Zusammenhang ist anzumerken, dass, anders als bei Spannungsquellen, das Kurzschließen einer Stromquelle eine unkritische und erlaubte Betriebsart darstellt.In In this context it should be noted that unlike voltage sources, shorting a power source is an uncritical and allowed operating mode.

In bestimmten leistungselektronischen Schaltungen (z.B. Spannungs-Zwischenkreis-Umrichter, Matrix-Umrichter) kann der Fall auftreten, dass ein ausgeschalteter, aber rückwärts leitender erster Transistor durch eine Schalthandlung eines anderen Transistors in den Vorwärtssperrzustand übergeht, und dass damit der rückwärtige Strom des ersten Transistors abkommutiert (passives Schalten). Dabei kann aus der Änderung der Spannungsverhältnisse zwischen dem rückwärts leitenden Zustand und dem vorwärts sperrenden Zustand eine Ladungsänderung der parasitären Transistor-Kapazitäten (d.h. der Drain-Gate-Kapazität CDG, der Gate-Source-Kapazität CGS und der Drain-Source-Kapazität CDS) resultieren.In certain power electronic circuits (eg voltage DC link converter, matrix converter) may occur the case that a turned-off, but reverse conducting first transistor by a switching action of another transistor in the forward blocking state, and thus that the reverse current of the first transistor commuted (passive switching). Here, changing the voltage ratios between the reverse conducting state and the forward blocking state may change the charge of the parasitic transistor capacitances (ie, the drain-gate capacitance C DG , the gate-source capacitance C GS, and the drain-source capacitance C DS ) result.

In diesem Zusammenhang wurde erkannt, dass – die Gate-Source-Strecke betreffend – die Drain-Gate-Kapazität CDG um mehr als den Betrag einer aufzunehmenden Sperrspannung uSperr umgeladen werden muss. Dies ist das Resultat eines Verschiebestroms iDG, der zwangsläufig auch durch die Gate-Source-Kapazität CGS fließt. Der Strom iDG vom Drain zum Gate ist dabei im allgemeinen transient größer als der Strom iG, der durch die Treiber-Stromquelle in die Gegenrichtung eingetragen wird (z.B. iG = –150 μA). Dies führt zur Entladung der Gate-Source-Kapazität CGS und damit zur Zunahme der Gate-Source-Spannung uGS. Die Gate-Source-Spannung uGS kann schnell über das Niveau der Pinch-off-Spannung uPI hinaus anwachsen, so dass der Transistor einschaltet und einen Kurzschluss im Leistungskreis verursacht.In this connection, it has been recognized that - regarding the gate-source path - the drain-gate capacitance C DG must be reloaded by more than the amount of a blocking voltage u blocking to be absorbed. This is the result of a shift current i DG , which inevitably flows through the gate-source capacitance C GS . The current i DG from the drain to the gate is generally transiently greater than the current i G , which is entered by the driver current source in the opposite direction (eg, i G = -150 μA). This leads to the discharge of the gate-source capacitance C GS and thus to the increase of the gate-source voltage u GS . The gate-to-source voltage u GS can quickly increase beyond the level of the pinch-off voltage u PI , causing the transistor to turn on and cause a short circuit in the power circuit.

Ist der transiente Umladevorgang der parasitären Kapazitäten beendet, lädt die Treiberstromquelle die Kapazitäten CGS und CDG wieder derart, dass die Spannung uGS kleiner wird als uPI und statisch den Wert uBR annimmt. Der Vorgang bis zum Wiedererlangen der Sperrfähigkeit des Transistors kann jedoch einige Mikrosekunden (μs) dauern, so dass unerwünschte Verluste im Leistungsbauelement während der Kurzschlussphase anfallen und den JFET belasten können.Once the transient charge transfer of the parasitic capacitances has ended, the drive current source again charges the capacitances C GS and C DG in such a way that the voltage u GS becomes smaller than u PI and statically assumes the value u BR . However, the process of recovering the blocking capability of the transistor may take a few microseconds (μs) so that unwanted losses in the power device may arise during the short circuit phase and stress the JFET.

Ein Aspekt der Erfindung kann darin gesehen werden, dass ein neuartiges statisches JFET-Gate-Treiber-Prinzip bereitgestellt wird. Bei dem neuen Treiber-Prinzip kann eine bereits auf das Niveau der Durchbruchspannung des JFETs geladene Ladungs-Speicher-Einrichtung im Ausschaltfall parallel zur Treiber-Stromquelle und damit zur Gate-Source-Strecke des JFETs geschaltet werden.One Aspect of the invention can be seen in that a novel static JFET gate driver principle is provided. In which new driver principle can already improve the level of breakdown voltage of the JFET charged charge storage device in off mode parallel to the driver power source and thus to the gate-source path of the JFET be switched.

Gemäß einer Ausgestaltung der Erfindung weist die Ladungs-Speicher-Einrichtung mindestens eine Kapazität auf.According to one According to an embodiment of the invention, the charge storage device has at least one capacity.

Gemäß einer anderen Ausgestaltung der Erfindung besteht die Ladungs-Speicher-Einrichtung aus einer Kapazität, beispielsweise einem Kondensator.According to one Another embodiment of the invention is the charge storage device from a capacity, for example, a capacitor.

Wird im Ausschaltfall eine Kapazität Cstat parallel zur Gate-Source-Strecke eines Sperrschicht-Feldeffekttransistors geschaltet, so berechnet sich die in diesem Fall wirksame Gate-Source-Kapazität CGS' wie folgt: CGS' = CGS + Cstat. (4) If a capacitor C stat is switched parallel to the gate-source path of a junction field-effect transistor in the off-state, the gate-source capacitance C GS 'acting in this case is calculated as follows: C GS '= C GS + C stat , (4)

Mit steigendem Wert von Cstat führt die verschobene Ladungsmenge auf CGS', resultierend aus dem transienten Strom iDG, zu einem immer geringer werdenden Spannungseinbruch der Gate-Source-Spannung uGS und unterbindet damit mögliche kurzzeitig auftretende Kurzschlüsse.As the value of C stat increases , the amount of charge transferred to C GS ', resulting from the transient current i DG , leads to an ever decreasing voltage drop of the gate-source voltage u GS and thus prevents possible short-circuiting that occurs briefly.

Gemäß einer anderen Ausgestaltung der Erfindung ist die Schalt-Einrichtung als elektrische Schalt-Einrichtung bzw. als elektrischer Schalter ausgebildet.According to one Another embodiment of the invention, the switching device as electrical switching device or designed as an electrical switch.

Gemäß einer anderen Ausgestaltung der Erfindung weist die Strom-Bereitstellungs-Einrichtung einen ersten elektrischen Anschluss auf, welcher mit dem Gate-Anschluss des Sperrschicht-Feldeffekttransistors elektrisch koppelbar ist, sowie einen zweiten elektrischen Anschluss, welcher mit dem Source/Drain-Anschluss des Sperrschicht-Feldeffekttransistors elektrisch koppelbar ist.According to one Another embodiment of the invention, the current-providing device a first electrical terminal connected to the gate terminal the junction field effect transistor is electrically coupled, and a second electrical connection connected to the source / drain terminal of Junction field effect transistor is electrically coupled.

Gemäß einer anderen Ausgestaltung der Erfindung ist die Schalt-Einrichtung zu der Strom-Bereitstellungs-Einrichtung elektrisch parallel geschaltet.According to one Another embodiment of the invention, the switching device to the power supply device electrically connected in parallel.

Gemäß einer anderen Ausgestaltung der Erfindung weist die Schalt-Einrichtung einen dritten elektrischen Anschluss auf, welcher mit dem Gate-Anschluss des Sperrschicht-Feldeffekttransistors elektrisch koppelbar ist, sowie einen vierten elektrischen Anschluss, welcher mit dem Source/Drain-Anschluss des Sperrschicht-Feldeffekttransistors elektrisch koppelbar ist.According to one Another embodiment of the invention, the switching device a third electrical connection which connects to the gate terminal the junction field effect transistor electrically coupled, and a fourth electrical connection, which with the source / drain connection the junction field effect transistor is electrically coupled.

Gemäß einer anderen Ausgestaltung der Erfindung weist die Ladungs-Speicher-Einrichtung einen fünften elektrischen Anschluss auf, welcher mit dem Gate-Anschluss des Sperrschicht-Feldeffekttransistors elektrisch koppelbar ist, sowie einen sechsten elektrischen Anschluss, welcher mit dem Source/Drain-Anschluss des Sperrschicht-Feldeffekttransistors elektrisch koppelbar ist.According to one Another embodiment of the invention, the charge storage device a fifth electrical connection, which is electrically connected to the gate terminal of the junction field effect transistor can be coupled, and a sixth electrical connection, which to the source / drain terminal of the junction field effect transistor electrically coupled.

Gemäß einer anderen Ausgestaltung der Erfindung weist die Gate-Ansteuerungs-Einrichtung eine zweite Schalt-Einrichtung auf zum wahlweisen Parallelschalten der Ladungs-Speicher-Einrichtung (zum Beispiel der Kapazität) zu der Strom-Bereitstellungs-Einrichtung.According to one Another embodiment of the invention comprises the gate drive device a second switching means for selectively connecting in parallel the charge storage device (for example the capacity) to the power providing facility.

Gemäß einer anderen Ausgestaltung der Erfindung ist die zweite Schalt-Einrichtung zu der Ladungs-Speicher-Einrichtung elektrisch in Serie geschaltet.According to one Another embodiment of the invention is the second switching device electrically connected in series to the charge storage device.

Gemäß einer anderen Ausgestaltung der Erfindung weist die zweite Schalt-Einrichtung einen siebten elektrischen Anschluss und einen achten elektrischen Anschluss auf.According to one Another embodiment of the invention, the second switching device a seventh electrical connection and an eighth electrical Connection to.

Gemäß einer anderen Ausgestaltung ist die zweite Schalt-Einrichtung so eingerichtet, dass der siebte elektrische Anschluss der zweiten Schalt-Einrichtung mit dem Gate-Anschluss des Sperrschicht-Feldeffekttransistors elektrisch koppelbar ist, und dass der achte elektrische Anschluss der zweiten Schalt-Einrichtung mit dem fünften elektrischen Anschluss der Ladungs-Speicher-Einrichtung elektrisch gekoppelt ist.According to one In another embodiment, the second switching device is set up such that the seventh electrical connection of the second switching device with the gate terminal the junction field effect transistor is electrically coupled, and that the eighth electrical connection of the second switching device with the fifth electrical connection of the charge storage device electrically is coupled.

Gemäß einer anderen Ausgestaltung ist die zweite Schalt-Einrichtung so eingerichtet, dass der siebte elektrische Anschluss der zweiten Schalt-Einrichtung mit dem sechsten elektrischen Anschluss der Ladungs-Speicher-Einrichtung elektrisch gekoppelt ist, und dass der achte elektrische Anschluss der zweiten Schalt-Einrichtung mit dem Source/Drain-Anschluss des Sperrschicht-Feldeffekttransistors elektrisch koppelbar ist.According to one In another embodiment, the second switching device is set up such that the seventh electrical connection of the second switching device with the sixth electrical connection of the charge storage device is electrically coupled, and that the eighth electrical connection the second switching device with the source / drain terminal of Junction field effect transistor is electrically coupled.

Gemäß einer anderen Ausgestaltung der Erfindung ist die zweite Schalt-Einrichtung als elektrische Schalt-Einrichtung bzw. als elektrischer Schalter ausgebildet.According to one Another embodiment of the invention is the second switching device as an electrical switching device or as an electrical switch educated.

Anschaulich kann die zweite Schalt-Einrichtung zu der Ladungs-Speicher-Einrichtung in Serie geschaltet sein, und mit Hilfe der zweiten Schalt-Einrichtung kann die Ladungs-Speicher-Einrichtung zu der Strom-Bereitstellungs-Einrichtung und (falls die Gate-Ansteuerungs-Einrichtung beispielsweise mit einem JFET elektrisch gekoppelt ist) auch zu der Gate-Source-Strecke des JFETs elektrisch parallel geschaltet werden.clear For example, the second switching device may be connected to the charge storage device be connected in series, and with the help of the second switching device can charge the storage device to the power supply device and (if the gate drive device for example, is electrically coupled to a JFET) too the gate-source route the JFETs are electrically connected in parallel.

Ein Aspekt der Erfindung kann darin gesehen werden, dass mittels einer zweiten Schalt-Einrichtung (zweiter Schalter) erreicht werden kann, dass im Einschaltfall eines JFETs die Ladungs-Speicher-Einrichtung (zum Beispiel die Kapazität Cstat) nicht durch die parallel befindliche Schalt-Einrichtung (Schalter) entladen wird, sondern mittels eines zu der Kapazität Cstat seriell angeordneten zweiten Schalters getrennt bzw. abgekoppelt wird. Damit bleibt die von der Ladungs-Speicher-Einrichtung gespeicherte Ladungsmenge erhalten und muss nicht durch den Treiber dynamisch umgeladen werden, was an diesen hinsichtlich Dynamik größere Ansprüche stellen würde. Zum anderen bleibt durch diese Maßnahme die Treiberleistung unbeeinflusst.An aspect of the invention can be seen in that by means of a second switching device (second switch) it can be achieved that, in the case of a JFET switch-on, the charge storage device (for example the capacitance C stat ) can not be replaced by the parallel switching device. Device (switch) is discharged, but separated or disconnected by means of a capacitance C stat serially arranged second switch. Thus, the charge amount stored by the charge storage device is maintained and does not have to be dynamically reloaded by the driver, which would make them more demanding in terms of dynamics. On the other hand, the driver performance is unaffected by this measure.

Alternativ kann die Ladungs-Speicher-Einrichtung auch im Einschaltfall des JFETs, d.h. bei kurzgeschlossener Strom-Bereitstellungs-Einrichtung, elektrisch parallel geschaltet sein zu der Strom-Bereitstellungs-Einrichtung.alternative can the charge storage device also in the power of the JFETs, i. with short-circuited power supply device, electrical be connected in parallel to the power supply device.

Ein Aspekt der Erfindung kann darin gesehen werden, dass mittels der Gate-Ansteuerungs-Einrichtung im Ausschaltfall eines JFETs eine bereits auf das Niveau der Durchbruchspannung geladene Ladungs-Speicher-Einrichtung (zum Beispiel ein geladener Kondensator) parallel zur Gate-Source-Strecke des JFETs aktiv hinzugeschaltet werden kann, wodurch die wirksame Gate-Source-Kapazität von außen erhöht werden kann, und die Wirkung des Miller-Effekts auf den Schaltzustand abgefangen werden kann, so dass ein sicheres passives Schalten ermöglicht wird.One Aspect of the invention can be seen in that by means of Gate drive device in the off case of a JFET a already charged to the level of breakdown voltage charge storage device (For example, a charged capacitor) parallel to the gate-source path of the JFET can be actively switched on, whereby the effective gate-source capacitance can be increased from the outside can, and the effect of the Miller effect on the switching state intercepted can be so that a secure passive switching is enabled.

Damit kann ein ungewolltes Wiedereinschalten von einem oder mehreren Transistoren (Miller-Effekt) in bestimmten leistungselektronischen Schaltungen (zum Beispiel Zwischenkreis-Umrichtern, Matrix-Umrichtern) und somit Kurzschlüsse in einem Leistungskreis vermieden werden. Das Hinzuschalten einer geladenen Kapazität zur Gate-Source-Strecke kann unmittelbar im Ausschaltaugenblick erfolgen, so dass ab diesem Zeitpunkt ein ungewolltes Einschalten nicht mehr möglich ist, unabhängig davon, wann ein zweiter Transistor schaltet und einen Wiedereinschalt-Fall verursachen könnte.In order to may be an unwanted reconnection of one or more transistors (Miller effect) in certain power electronic circuits (For example, DC link inverters, matrix inverters) and thus shorts be avoided in a power circle. The addition of a charged capacity to the gate-source line can be done immediately in the off-instant, so from this Time an unintentional switching is no longer possible, independently of when a second transistor switches and a reclosure case could cause.

Ein anderer Aspekt der Erfindung kann darin gesehen werden, dass beim Einschalten eines JFETs mittels der Gate-Ansteuerungs-Einrichtung die Ladungs-Speicher-Einrichtung (zum Beispiel der Kondensator) mittels eines zweiten, seriell angeordneten Schalters (d.h. der zweiten Schalt-Einrichtung) wieder abgeschaltet werden kann und nicht über den ersten Schalter (d.h. die Schalt-Einrichtung) entladen wird. Damit behält die Ladungs-Speicher-Einrichtung (Kondensator) ihre Ladungsmenge und muss nicht durch den Treiber dynamisch umgeladen werden. Für den Treiber ist somit eine geringere Dynamik bzw. Leistung erforderlich.One Another aspect of the invention can be seen in that Turning on a JFET by means of the gate drive means the charge storage device (For example, the capacitor) by means of a second, serially arranged Switch (i.e., the second switching device) are switched off again can and not over the first switch (i.e., the switching device) is discharged. Keep it the charge storage device (capacitor) their charge quantity and does not have to be dynamically reloaded by the driver. For the driver Thus, a lower dynamics or performance is required.

Gemäß einer anderen Ausgestaltung der Erfindung weist die Gate-Ansteuerungs-Einrichtung eine Schalt-Ansteuerungs-Einrichtung auf zum Ansteuern der ersten Schalt-Einrichtung und/oder der zweiten Schalt-Einrichtung.According to one Another embodiment of the invention comprises the gate drive device a switch driver to drive the first switching device and / or the second switching device.

Gemäß einer anderen Ausgestaltung der Erfindung ist die Schalt-Ansteuerungs-Einrichtung so eingerichtet, dass die Schalt-Einrichtung und die zweite Schalt-Einrichtung so angesteuert werden können, dass entweder der dritte elektrische Anschluss und der vierte elektrischen Anschluss der Schalt-Einrichtung elektrisch leitend miteinander verbunden sind, oder dass der siebte elektrische Anschluss und der achte elektrische Anschluss der zweiten Schalt-Einrichtung elektrisch leitend miteinander verbunden sind.According to one Another embodiment of the invention is the switching-drive device set up so that the switching device and the second switching device can be controlled that either the third electrical connection and the fourth electrical Connection of the switching device electrically conductive with each other or that the seventh electrical connection and the Eighth electrical connection of the second switching device electrically conductive with each other are connected.

Anschaulich können die Schalt-Einrichtung (erster Schalter) und die zweite Schalt-Einrichtung (zweiter Schalter) mittels einer Schalt-Ansteuerungs-Einrichtung so angesteuert werden, dass entweder der erste Schalter oder der zweite Schalter geschlossen (bzw. elektrisch leitend) ist. Mit anderen Worten kann mittels der Schalt-Ansteuerungs-Einrichtung erreicht werden, dass nur einer der beiden Schalter zu einem gegebenen Zeitpunkt geschlossen (elektrisch leitend) ist, wobei mittels Schließens des ersten Schalters (bzw. der Schalt-Einrichtung) gleichzeitig die Strom-Bereitstellungs-Einrichtung kurzgeschlossen werden kann und außerdem, falls die Gate-Ansteuerungs-Einrichtung mit einem Sperrschicht-Feldeffekttransistor elektrisch gekoppelt ist, auch die Gate-Source-Strecke des Sperrschicht-Feldeffekttransistors kurzgeschlossen werden kann.clear can the switching device (first switch) and the second switching device (second switch) by means of a switching drive device be controlled so that either the first switch or the second switch is closed (or electrically conductive). With others Words can be achieved by means of the switching drive device be that just one of the two switches at a given time closed (electrically conductive), wherein by means of closing the first switch (or the switching device) at the same time Power supply device can be short-circuited and in addition, if the gate drive device with a junction field effect transistor is electrically coupled, and the gate-source path of the junction field effect transistor can be shorted.

Das Ansteuern der Schalt-Einrichtung und/oder der zweiten Schalt-Einrichtung kann unter Verwendung eines PWM-Steuersignals (PWM: Pulse Width Modulation) erfolgen.The Driving the switching device and / or the second switching device can be done using a PWM control signal (PWM: Pulse Width Modulation).

Ein anderer Aspekt der Erfindung kann darin gesehen werden, dass zur dynamischen Unterstützung unmittelbar während des Ausschaltens eines JFETs mit Hilfe eines PWM-Steuersignals ein Parallelzweig zu der Strom-Bereitstellungs-Einrichtung (Stromquelle) freigeschaltet werden kann, welcher kurzzeitig die gesamte, dem Treiber zum Sperren verfügbare Spannung zwischen den Gate-Kontakt und den Source-Kontakt des JFETs anlegen kann. Damit kann zusätzlich zum statischen Gate-Strom der Konstantstromquelle ein weitaus höherer dynamischer Gate-Strom-Anteil bereitgestellt werden, der zum Erreichen schnellstmöglicher Umladungen von parasitären Kapazitäten des JFETs und damit zu sehr kurzen Schaltzeiten beiträgt.One Another aspect of the invention can be seen in that dynamic support immediately while turning off a JFET using a PWM control signal Parallel branch to the power supply device (power source) can be unlocked, which briefly the entire, the Driver available for locking Apply voltage between the gate contact and the source contact of the JFET can. This can additionally to the static gate current of the constant current source a much higher dynamic Gate current component provided as quickly as possible to achieve Transhipment of parasitic capacities of the JFET and thus contributes to very short switching times.

In diesem Zusammenhang kann ein anderer Aspekt der Erfindung darin gesehen werden, dass im Ausschaltfall nicht nur der statisch eingeprägte Konstantstrom und der Parallelzweigstrom (dynamische Unterstützung, siehe oben) eine schnelle Umladung der parasitären Kapazitäten und damit verbundene kürzere Schaltzeiten bewirken, sondern dass auch die auf dem Kondensator (der Ladungs-Speicher-Einrichtung) Cstat gespeicherte Ladung den Schaltvorgang beschleunigt, sobald Cstat (zum Beispiel unter Verwendung eines PWM-Signals) parallel zur Gate-Source-Strecke des JFETs geschaltet wird.In this connection, another aspect of the invention can be seen in that Ausschaltfall not only the statically impressed constant current and the parallel branch current (dynamic support, see above) cause a rapid transhipment of parasitic capacitances and associated shorter switching times, but that on the capacitor (the charge storage device) C stat stored charge the The switching process is accelerated when C stat is switched in parallel with the gate-source path of the JFET (for example, using a PWM signal).

Gemäß einer anderen Ausgestaltung der Erfindung ist der mindestens eine Sperrschicht-Feldeffekttransistor der Sperrschicht-Feldeffekttransistor-Anordnung als Leistungs-Sperrschicht-Feldeffekttransistor ausgebildet.According to one Another embodiment of the invention is the at least one junction field effect transistor the junction field effect transistor arrangement formed as a power junction field effect transistor.

Gemäß einer anderen Ausgestaltung der Erfindung wird bei dem Verfahren zum Ansteuern eines Sperrschicht-Feldeffekttransistors der elektrische Strom mittels einer Strom-Bereitstellungs-Einrichtung, zum Beispiel einer Stromquelle bzw. einer Konstantstromquelle, bereitgestellt.According to one Another embodiment of the invention is in the method for driving a junction field effect transistor the electric power by means of a power supply device, for example, a current source or a constant current source provided.

Gemäß einer anderen Ausgestaltung der Erfindung wird die Strom-Bereitstellungs-Einrichtung in dem zweiten Betriebszustand des Sperrschicht-Feldeffekttransistors kurzgeschlossen.According to one Another embodiment of the invention is the current-providing device in the second operating state of the junction field effect transistor shorted.

Ein Vorteil der Erfindung kann darin gesehen werden, dass die zum Ausschalten eines JFETs benutzte Treiberspannung nicht gesondert auf jeden einzelnen Transistor eingestellt werden muss.One Advantage of the invention can be seen in that to turn off of a JFET does not separately apply drive voltage to each one Transistor must be adjusted.

Ein anderer Vorteil der Erfindung kann darin gesehen werden, dass keine zusätzlichen aufwendigen Messeinrichtungen und/oder Regeleinrichtungen für den Gate-Strom notwendig sind.One Another advantage of the invention can be seen in the fact that no additional consuming measuring devices and / or control devices for the gate current are necessary.

Ein anderer Vorteil der Erfindung kann darin gesehen werden, dass ein ungewolltes Wiedereinschalten von Transistoren (Miller-Effekt) in bestimmten leistungselektronischen Schaltungen (wie z.B. Zwischenkreis-Umrichtern, Matrixumrichtern) sicher vermieden werden, und damit ebenfalls Kurzschlüsse im Leistungskreis sicher vermieden werden.One Another advantage of the invention can be seen in that a Unintentional reconnection of transistors (Miller effect) in certain power electronics circuits (such as DC link converters, Matrix inverters) can be safely avoided, and thus also short circuits in the power circuit safely avoided.

Ein anderer Vorteil der Erfindung, insbesondere gegenüber der in [13] offenbarten Methode, kann darin gesehen werden, dass der schaltungstechnische Aufwand geringer ist, da zur Vermeidung des Miller-Effektes bzw. eines Brückenkurzschlusses keine weitere Stromquelleneinrichtung notwendig ist, die zum sicheren Ausschalten des JFETs einen erhöhten Gate-Strom führt.One Another advantage of the invention, especially compared to the in [13] can be seen that the circuit complexity is less, because to avoid the Miller effect or a bridge short circuit no further power source device is necessary for safe shutdown of the JFET increased Gate current leads.

Ein anderer Vorteil der Erfindung kann darin gesehen werden, dass die Gate-Ansteuerungs-Einrichtung sehr gut geeignet ist für Matrix-Umrichter oder Zwischenkreis-Umrichter, bei denen mehrere Transistoren als Verursacher einer passiven Schalthandlung in Betracht kommen und eine komplizierte Kommutierungseinrichtung vorliegt.One Another advantage of the invention can be seen in that the Gate drive device is very well suited for matrix converters or DC link converter, where multiple transistors as the cause of a passive switching action come into consideration and a complicated Kommutierungseinrichtung is present.

Ein anderer Vorteil der Erfindung kann darin gesehen werden, dass mittels des Zuschaltens einer Kapazität zur Gate-Source-Strecke ab diesem Zeitpunkt kein ungewolltes Einschalten des JFETs mehr möglich ist, unabhängig davon, wann ein zweiter Transistor schaltet und einen Wiedereinschalt-Fall bedingen würde.One Another advantage of the invention can be seen in that means the connection of a capacity to the gate-source line from this point on, no unintentional switching on of the JFET anymore is possible, independently of when a second transistor switches and a reclosure case would require.

Eine als Kapazität bzw. Kondensator ausgebildete Ladungs- Speicher-Einrichtung kann beim Einschalten des JFETs abgeschaltet werden, und die Gate-Ansteuerungs-Einrichtung kann so eingerichtet sein, dass (zum Beispiel mittels der zweiten Schalt-Einrichtung) die Kapazität nicht über die erste Schalt-Einrichtung (bzw. den ersten Schalter) entladen wird. Dadurch wird vermieden, dass die Kapazität mittels des Treibers dynamisch umgeladen werden muss, so dass sich eine günstigere Energiebilanz für den Treiber ergibt.A as capacity or capacitor formed charge storage device can at power of the JFET and the gate driver can be arranged so that (for example by means of the second Switching device) the capacity no over discharge the first switching device (or the first switch) becomes. This avoids that the capacity by means of the driver dynamically must be reloaded, so that a more favorable energy balance for the driver results.

Ein anderer Vorteil der Erfindung kann darin gesehen werden, dass bei der Gate-Ansteuerungs-Einrichtung eine aufwendige Signalverquickung und zusätzliche Potentialtrennstellen (z.B. bei Matrixumrichtern) vermieden werden.One Another advantage of the invention can be seen in that the gate drive device a complex signal fusion and additional Potential separation points (for example in matrix converters) can be avoided.

Ein anderer Vorteil der Erfindung kann darin gesehen werden, dass ein beschleunigtes Ausschalten eines JFETs erreicht werden kann, indem die geladene Ladungs-Speicher-Einrichtung (zum Beispiel der geladene Kondensator) einen Teil der auf ihr (ihm) befindlichen Ladung zum Schaltvorgang beisteuert, welcher Teil danach sofort durch die Strom-Bereitstellungs-Einrichtung (zum Beispiel die Stromquelle) wieder nachgeladen wird.One Another advantage of the invention can be seen in that a accelerated turn off of a JFET can be achieved by the charged charge storage device (for example, the charged charge storage device) Capacitor) a part of the charge on her (him) to Switching contributed, which part immediately thereafter by the current-providing device (for Example, the power source) is recharged.

Die Gate-Ansteuerungs-Einrichtung bzw. das Verfahren zum Ansteuern eines Sperrschicht-Feldeffekttransistors können zum Ansteuern eines n-Kanal-Sperrschicht-Feldeffekttransistors (n-Kanal-JFETs) verwendet werden, alternativ zum Ansteuern eines p-Kanal-Sperrschicht-Feldeffekttransistors (p-Kanal-JFETs). In diesem Zusammenhang ist anzumerken, dass sowohl beim Ansteuern eines n-Kanal-JFETs als auch beim Ansteuern eines p-Kanal-JFETs die Gate-Source-Strecke die Steuerstrecke bildet, wobei jedoch zum Sperren eines p-Kanal-JFETs eine positive Gate-Source-Spannung (uGS > 0) und damit ein positiver Gate-Strom (iG > 0) verwendet wird.The gate drive device or the method for driving a junction field effect transistor may be used for driving an n-channel junction field effect transistor (n-channel JFET) as an alternative to driving a p-channel junction field effect transistor (p-channel JFET). In this regard, it should be noted that both in driving an n-channel JFET and in driving a p-channel JFET, the gate-source path forms the control path, but to block a p-channel JFET, a positive gate is used. Source voltage (u GS > 0) and thus a positive gate current (i G > 0) is used.

Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in den Figuren dargestellt und werden im Folgenden näher erläutert. In den Figuren sind gleiche oder ähnliche Elemente, soweit sinnvoll, mit gleichen oder identischen Bezugszeichen versehen. Die in den Figuren gezeigten Darstellungen sind schematisch und daher nicht maßstabsgetreu gezeichnet.embodiments The invention is illustrated in the figures and will be described below explained in more detail. In The figures are the same or similar Elements, where appropriate, with the same or identical reference numerals Mistake. The illustrations shown in the figures are schematic and therefore not to scale drawn.

Es zeigenIt demonstrate

1A eine Querschnittsansicht eines herkömmlichen Sperrschicht-Feldeffekttransistors; 1A a cross-sectional view of a conventional junction field effect transistor;

1B ein elektrisches Schaltschema zu dem in 1A gezeigten Transistor; 1B an electrical schematic to that in 1A shown transistor;

2 ein Strom-Spannungs-Diagramm zur Darstellung der Abhängigkeit eines Drain-Stromes und eines Gate-Stromes von einer Gate-Source-Spannung bei einem Sperrschicht-Feldeffekttransistor; 2 a current-voltage diagram illustrating the dependence of a drain current and a gate current of a gate-source voltage in a junction field effect transistor;

3 ein elektrisches Schaltschema; 3 an electrical circuit diagram;

4 ein Schaltschema eines Sperrschicht-Feldeffekttransistors zur Darstellung parasitärer Kapazitäten; 4 a schematic diagram of a junction field effect transistor for representing parasitic capacitances;

5 eine Sperrschicht-Feldeffekttransistor-Anordnung gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel der Erfindung; 5 a junction field effect transistor arrangement according to a first embodiment of the invention;

6 eine Sperrschicht-Feldeffekttransistor-Anordnung gemäß einem zweiten Ausführungsbeispiel der Erfindung; 6 a junction field effect transistor arrangement according to a second embodiment of the invention;

7 eine Sperrschicht-Feldeffekttransistor-Anordnung gemäß einem dritten Ausführungsbeispiel der Erfindung. 7 a junction field effect transistor arrangement according to a third embodiment of the invention.

Im folgenden wird im Hinblick auf das der Erfindung zugrunde liegende Gate-Treiber-Prinzip anhand der 3 zunächst das Ausschalten eines Sperrschicht-Feldeffekttransistors (JFETs) mittels Einprägens eines statischen Gate-Stromes näher erläutert.In the following, with regard to the invention underlying gate driver principle based on 3 First, the switching off of a junction field effect transistor (JFET) by means of impressing a static gate current explained in more detail.

3 zeigt ein elektrisches Schaltkreis-Schema 300' mit einem n-Kanal-Sperrschicht-Feldeffekttransistor (n-Kanal-JFET) 300 sowie einer mit dem JFET 300 elektrisch gekoppelten Gate-Ansteuerungs-Einrichtung 350. Der JFET 300 weist einen Source-Anschluss 301, einen Drain-Anschluss 302 und einen Gate-Anschluss 303 auf. Die Gate-Ansteuerungs-Einrichtung 350 weist eine Konstantstromquelle 351 auf, welche Konstantstromquelle 351 mittels eines ersten elektrischen Anschlusses 351a mit dem Gate-Anschluss 303 des JFETs 300 elektrisch gekoppelt ist, und welche Konstantstromquelle 351 ferner mittels eines zweiten elektrischen Anschlusses 351b mit dem Source-Anschluss 301 des JFETs 300 elektrisch gekoppelt ist. Die Konstantstromquelle 351 stellt einen konstanten Strom iG bereit, welcher dem Gate 303 des JFETs statisch eingeprägt wird. 3 shows an electrical circuit diagram 300 ' with an n-channel junction field effect transistor (n-channel JFET) 300 and one with the JFET 300 electrically coupled gate drive device 350 , The JFET 300 has a source connection 301 , a drain connection 302 and a gate terminal 303 on. The gate drive device 350 has a constant current source 351 on which constant current source 351 by means of a first electrical connection 351a with the gate connection 303 of the JFET 300 is electrically coupled, and which constant current source 351 further by means of a second electrical connection 351b with the source connection 301 of the JFET 300 is electrically coupled. The constant current source 351 provides a constant current i G which is the gate 303 of the JFET is impressed statically.

Ferner ist eine Schalt-Einrichtung 352 (Schalter S1) zu der Konstantstromquelle 351 elektrisch parallel geschaltet, wobei die Schalt-Einrichtung 352 mittels eines dritten elektrischen Anschlusses 352a mit dem ersten elektrischen Anschluss 351a der Konstantstromquelle 351 elektrisch gekoppelt ist und wobei die Schalt-Einrichtung 352 ferner mittels eines vierten elektrischen Anschlusses 352b mit dem zweiten elektrischen Anschluss 351b der Konstantstromquelle 351 elektrisch gekoppelt ist.Further, a switching device 352 (Switch S1) to the constant current source 351 electrically connected in parallel, wherein the switching device 352 by means of a third electrical connection 352a with the first electrical connection 351a the constant current source 351 is electrically coupled and wherein the switching device 352 further by means of a fourth electrical connection 352b with the second electrical connection 351b the constant current source 351 is electrically coupled.

Die Schalt-Einrichtung 352 bzw. der Schalter S1 wird mittels eines PWM-Steuersignals einer Schalt-Steuer-Einrichtung 353 angesteuert, wobei mittels Schließens des Schalters S1 die Stromquelle 351 kurzgeschlossen werden kann.The switching device 352 or the switch S1 is by means of a PWM control signal of a switching control device 353 controlled by closing the switch S1, the power source 351 can be shorted.

Mit Hilfe der in 3 gezeigten Gate-Ansteuerungs-Einrichtung 350 kann die steuerseitige pn-Strecke des JFETs 300 statisch in den Durchbruch und damit der Transistor 300 zum Abschalten gezwungen werden, indem mittels der Konstantstromquelle 350 ein konstanter Gate-Strom iG (zum Beispiel iG = –150 μA) in die Gate-Strecke des Transistors 300 eingeprägt wird. Mit anderen Worten wird mittels Einprägens eines konstanten (negativen) Gate-Stroms anschaulich ein Arbeitspunkt im Durchbruchbereich des Transistors eingestellt, anders ausgedrückt ein Arbeitspunkt, welcher beispielsweise auf dem steil nach unten abfallenden Ast einer der drei Kurven 202a, 202b, 202c liegt, wobei jedoch die Stromstärke des Gate-Strom iG so eingestellt bzw. begrenzt wird, dass eine thermische Schädigung des Transistors vermieden wird.With the help of in 3 shown gate drive device 350 can JFET's control side pn range 300 Static in the breakthrough and thus the transistor 300 be forced to shut down by means of the constant current source 350 a constant gate current i G (for example, i G = -150 μA) into the gate path of the transistor 300 is impressed. In other words, by impressing a constant (negative) gate current, an operating point in the breakdown region of the transistor is set, in other words an operating point which, for example, on the steeply sloping branch of one of the three curves 202a . 202b . 202c However, the current intensity of the gate current i G is set or limited so that a thermal damage to the transistor is avoided.

In diesem Zusammenhang ist anzumerken, dass zum sicheren Sperren des JFETs 300 die der Stromquelle 351 zur Verfügung stehende Treiberspannung uTR kleiner als die Durchbruchspannung uBR des JFETs 300 sein muss.In this regard, it should be noted that to safely lock the JFET 300 that of the power source 351 available driver voltage u TR smaller than the breakdown voltage u BR of the JFETs 300 have to be.

Für das Einschalten des JFETs 300 (uGS > uPI) wird die Gate-Source-Strecke mittels des Schalters S1 kurzgeschlossen. Die Stromquelle 350 ist damit ebenfalls kurzgeschlossen, aber im Gegensatz zur Verwendung von Spannungsquellen ist dies eine unkritische und erlaubte Betriebsart.For turning on the JFET 300 (u GS > u PI ), the gate-source path is short-circuited by means of the switch S1. The power source 350 This is also short-circuited, but unlike the use of voltage sources, this is an uncritical and allowed operating mode.

Wie bereits weiter oben erwähnt, kann in bestimmten leistungselektronischen Schaltungen (z.B. Spannungs-Zwischenkreis-Umrichter, Matrix-Umrichter) der Fall auftreten, dass ein ausgeschalteter, aber rückwärts leitender Transistor durch eine aktive Schalthandlung eines anderen Transistors in den Vorwärtssperrzustand übergeht und damit sein rückwärtiger Strom abkommutiert (passives Schalten). Aus der Änderung der Spannungsverhältnisse zwischen rückwärts leitendem und vorwärts sperrendem Zustand resultiert eine Ladungsänderung der parasitären Transistor-Kapazitäten.As already mentioned above, may be used in certain power electronic circuits (e.g., DC link power converters, Matrix inverter) the case that a switched-off, but backward conducting Transistor by an active switching action of another transistor goes into the forward lock state and thus its backward current commuted (passive switching). From the change of the voltage conditions between reverse conducting and forward blocking state results in a change in charge of the parasitic transistor capacitances.

Falls der JFET 300 beispielsweise in einer der oben genannten Schaltungen ausgebildet ist, kann daher anschaulich der Fall eintreten, dass, obwohl der JFET 300 ausgeschaltet ist, aufgrund eines Schaltvorgangs eines anderen Transistors der Schaltung der JFET 300 (vorübergehend) einschaltet. Dies kann zu unerwünschten Kurzschlüssen in dem Schaltkreis führen.If the JFET 300 For example, in one of the above-mentioned circuits, therefore, it may be clearly the case that although the JFET 300 is off, due to a switching operation of another transistor of the circuit of the JFET 300 (temporarily) turns on. This can lead to unwanted short circuits in the circuit.

4 zeigt die bei dem JFET 300 auftretenden parasitären Kapazitäten (i.e. Gate-Source Kapazität CGS, Drain-Gate-Kapazität CDG, Drain-Source-Kapazität CDS), die in dem JFET 300 fließenden Ströme (iG, iD, iGS, iDG, iDS) sowie die an den parasitären Kapazitäten anliegenden Spannungen (uGS, uDG, uDS) Die Tabellen Tab.1 und Tab.2 zeigen unter beispielhafter Annahme einer Gate-Source-Spannung von uGS = uBR = –36 V und einer Sperrspannung des Transistors uSperr = 600 V die an den parasitären Kapazitäten des Transistors anliegenden Spannungen für den rückwärts leitenden Zustand (Tab.1) und für den vorwärts sperrenden Zustand (Tab.2). rückwärts leitend uGS uBR (z.B. –36 V) uDS –uF Diode (z.B. –3 V) uDG UDS – uGS (z.B. 33 V) 4 shows that in the JFET 300 occurring parasitic capacitances (ie gate-source capacitance C GS , drain-gate capacitance C DG , drain-source capacitance C DS ), in the JFET 300 flowing currents (i G , i D , i GS , i DG , i DS ) and the voltages applied to the parasitic capacitances (u GS , u DG , u DS ) The tables Tab. 1 and Tab. 2 show an exemplary assumption Gate-source voltage of u GS = u BR = -36 V and a blocking voltage of the transistor u blocking = 600 V the voltages applied to the parasitic capacitances of the transistor for the reverse conducting state (Tab.1) and for the forward blocking state (Table 2). conducting backwards u GS u BR (eg -36 V) u DS -U F diode (eg -3 V) u DG U DS - u GS (eg 33 V)

Tab.1: Spannungen an parasitären Kapazitäten des in 3 gezeigten JFETs 300 im rückwärts leitenden Zustand für uGS = –36 V, uSperr = 600 V. vorwärts sperrend uGS uBR (z.B. –36 V) uDS uSperr (z.B. 600 V) uDG uDS – uGS (z.B. 636 V) Table 1: Voltages at parasitic capacitances of the in 3 shown JFETs 300 in the reverse conducting state for u GS = -36 V, u blocking = 600 V. blocking forward u GS u BR (eg -36 V) u DS u lock (eg 600 V) u DG u DS - u GS (eg 636 V)

Tab.2: Spannungen an parasitären Kapazitäten des in 3 gezeigten JFETs 300 im vorwärts sperrenden Zustand für uGS = –36 V, uSperr = 600 V.Tab.2: Voltages at parasitic capacitances of the in 3 shown JFETs 300 in the forward blocking state for u GS = -36 V, u blocking = 600 V.

Aus Tab.1 und Tab.2 ist ersichtlich, dass – die Gate-Source-Strecke betreffend – die Kapazität CDG um mehr als den Betrag der aufzunehmenden Sperrspannung uSperr (600 V) umgeladen werden muss. Die Spannung uDG steigt im gezeigten Beispiel von 33 V auf 636 V, d.h.. um 603 V. Dies ist das Resultat eines Verschiebestroms iDG (vgl. 3), der zwangsläufig auch durch die Kapazität CGS fließt. Der Strom iDG ist in der Regel transient größer als der Strom iG, der durch die Treiber-Stromquelle (Stromquelle 350 in 3) in die Gegenrichtung eingetragen wird (z.B. iG = –150 μA). Dies führt zur Entladung von CGS und damit zur Zunahme der Gate-Source-Spannung uGS. Letztere kann schnell über das Niveau der Pinch-off-Spannung uPI des Transistors 300 hinaus anwachsen, so dass der Transistor 300 einschaltet und einen Kurzschluss im Leistungskreis verursacht. Ist der transiente Umladevorgang abgelaufen, lädt die Treiberstromquelle 350 die Kapazitäten CGS und CDG wieder derart, dass die Spannung uGS kleiner wird als uPI und statisch den Wert uBR annimmt. Der Vorgang bis zum Wiedererlangen der Sperrfähigkeit des Transistors 300 kann jedoch einige μs dauern, so dass unerwünschte Verluste im Leistungsbauelement während der Kurzschlussphase anfallen und den JFET 300 belasten können.From Table 1 and Table 2 it can be seen that - regarding the gate-source path - the capacitance C DG has to be reloaded by more than the amount of the off-state blocking voltage u blocking (600 V). The voltage u DG increases in the example shown from 33 V to 636 V, ie. around 603 V. This is the result of a displacement current i DG (cf. 3 ), which inevitably flows through the capacitance C GS . The current i DG is usually transiently greater than the current i G generated by the driver power source (power source 350 in 3 ) is entered in the opposite direction (eg i G = -150 μA). This leads to the discharge of C GS and thus to the increase of the gate-source voltage u GS . The latter can quickly exceed the level of the pinch-off voltage u PI of the Transis tors 300 grow out, leaving the transistor 300 turns on and causes a short circuit in the power circuit. When the transient charge has expired, the driver power source is charging 350 the capacitances C GS and C DG again such that the voltage u GS is less than u PI and statically assumes the value u BR . The process of recovering the blocking capability of the transistor 300 However, it can take a few μs to cause unwanted losses in the power device during the short circuit phase and the JFET 300 can burden.

5 zeigt eine Sperrschicht-Feldeffekttransistor-Anordnung 500' gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel der Erfindung. Die Sperrschicht-Feldeffekttransistor-Anordnung 500' weist eine Gate-Ansteuerungs-Einrichtung 550 auf, welche mit einem Sperrschicht-Feldeffekttransistor (JFET) 300 elektrisch gekoppelt ist. Der Sperrschicht-Feldeffekttransistor 300 ist als n-Kanal-Sperrschicht-Feldeffekttransistor 300 ausgebildet und weist einen Source-Anschluss 301, einen Drain-Anschluss 302 und einen Gate-Anschluss 303 auf. Der JFET 300 kann beispielsweise als Leistungs-JFET ausgebildet sein. 5 shows a junction field effect transistor arrangement 500 ' according to a first embodiment of the invention. The junction field effect transistor arrangement 500 ' has a gate driver 550 which is provided with a junction field effect transistor (JFET) 300 is electrically coupled. The junction field effect transistor 300 is as an n-channel junction field effect transistor 300 formed and has a source terminal 301 , a drain connection 302 and a gate terminal 303 on. The JFET 300 may for example be designed as a power JFET.

Gemäß einer alternativen (nicht gezeigten) Ausgestaltung der Erfindung kann der Sperrschicht-Feldeffekttransistor 300 als p-Kanal-Sperrschicht-Feldeffekttransistor ausgebildet sein.According to an alternative embodiment of the invention (not shown), the junction field effect transistor 300 be formed as a p-channel junction field effect transistor.

Die Gate-Ansteuerungs-Einrichtung 550 weist eine als elektrische Konstantstromquelle ausgebildete Strom-Bereitstellungs-Einrichtung 551 auf zum Bereitstellen eines elektrischen Stromes iG. Die Strom-Bereitstellungs-Einrichtung 551 weist einen ersten elektrischen Anschluss 551a auf, welcher mit dem Gate-Anschluss 303 des Sperrschicht-Feldeffekttransistors 300 elektrisch gekoppelt ist, sowie einen zweiten elektrischen Anschluss 551b, welcher mit dem Source-Anschluss 301 des Sperrschicht-Feldeffekttransistors 300 elektrisch gekoppelt ist.The gate drive device 550 has a power supply device configured as a constant-current electric power source 551 to provide an electric current i G. The power supply device 551 has a first electrical connection 551a on, which with the gate connection 303 the junction field effect transistor 300 is electrically coupled, and a second electrical connection 551b , which with the source connection 301 the junction field effect transistor 300 is electrically coupled.

Die Gate-Ansteuerungs-Einrichtung 550 weist ferner eine zu der Strom-Bereitstellungs-Einrichtung 551 parallel geschaltete Schalt-Einrichtung 552 (Schalter S1) auf zum wahlweisen Kurzschließen der Strom-Bereitstellungs-Einrichtung 551. Die Schalt-Einrichtung 552 weist einen dritten elektrischen Anschluss 552a auf, welcher mit dem ersten elektrischen Anschluss 551a der Strom-Bereitstellungs-Einrichtung 551 und mit dem Gate-Anschluss 303 des Sperrschicht-Feldeffekttransistors 300 elektrisch gekoppelt ist. Ferner weist die Schalt-Einrichtung 552 einen vierten elektrischen Anschluss 552b auf, welcher mit dem zweiten elektrischen Anschluss 551b der Strom-Bereitstellungs-Einrichtung 551 und mit dem Source-Anschluss 301 des Sperrschicht-Feldeffekttransistors 300 elektrisch gekoppelt ist.The gate drive device 550 also has an interface to the power providing device 551 Parallel switching device 552 (Switch S1) for selectively shorting the power supply device 551 , The switching device 552 has a third electrical connection 552a on, which with the first electrical connection 551a the power delivery facility 551 and with the gate connection 303 the junction field effect transistor 300 is electrically coupled. Furthermore, the switching device 552 a fourth electrical connection 552b on, which with the second electrical connection 551b the power delivery facility 551 and with the source connector 301 the junction field effect transistor 300 is electrically coupled.

Die Gate-Ansteuerungs-Einrichtung 550 weist ferner eine als Kapazität Cstat ausgebildete Ladungs-Speicher-Einrichtung 554 auf, welche Ladungs-Speicher-Einrichtung 554 zu der Strom- Bereitstellungs-Einrichtung 551 elektrisch parallel schaltbar ist. Die Ladungs-Speicher-Einrichtung 554 weist einen fünften elektrischen Anschluss 554a auf. Ferner weist die Ladungs-Speicher-Einrichtung 554 einen sechsten elektrischen Anschluss 554b auf, welcher mit dem zweiten elektrischen Anschluss 551b der Strom-Bereitstellungs-Einrichtung und mit dem Source-Anschluss 301 des Sperrschicht-Feldeffekttransistors 300 elektrisch gekoppelt ist.The gate drive device 550 furthermore has a charge storage device designed as a capacitance C stat 554 on which charge storage device 554 to the power supply device 551 electrically switchable in parallel. The charge storage device 554 has a fifth electrical connection 554a on. Further, the charge storage device has 554 a sixth electrical connection 554b on, which with the second electrical connection 551b the power supply device and with the source connection 301 the junction field effect transistor 300 is electrically coupled.

Die Gate-Ansteuerungs-Einrichtung 550 weist ferner eine zweite Schalt-Einrichtung 555 (zweiter Schalter S2) auf zum wahlweisen Parallelschalten der Ladungs-Speicher-Einrichtung 554 zu der Strom-Bereitstellungs-Einrichtung 551. Die zweite Schalt-Einrichtung 555 weist einen siebten elektrischen Anschluss 555a auf, welcher mit dem ersten elektrischen Anschluss 551a der Strom-Bereitstellungs-Einrichtung 551 und mit dem Gate-Anschluss 303 des Sperrschicht-Feldeffekttransistors 300 elektrisch gekoppelt ist. Ferner weist die zweite Schalt-Einrichtung 555 einen achten elektrischen Anschluss 555b auf, welcher mit dem fünften elektrischen Anschluss 554a der Ladungs-Speicher-Einrichtung 554 elektrisch gekoppelt ist.The gate drive device 550 also has a second switching device 555 (second switch S2) for selectively connecting the charge storage device in parallel 554 to the power providing facility 551 , The second switching device 555 has a seventh electrical connection 555a on, which with the first electrical connection 551a the power delivery facility 551 and with the gate connection 303 the junction field effect transistor 300 is electrically coupled. Furthermore, the second switching device 555 an eighth electrical connection 555b on, which with the fifth electrical connection 554a the charge storage device 554 is electrically coupled.

Die erste Schalt-Einrichtung 552 (bzw. der Schalter S1) und die zweite elektrische Schalt-Einrichtung 555 (bzw. der zweite Schalter S2) sind als elektrische Schalter ausgebildet.The first switching device 552 (or the switch S1) and the second electrical switching device 555 (or the second switch S2) are designed as electrical switches.

Die Gate-Ansteuerungs-Einrichtung 550 weist ferner eine Schalt-Ansteuerungs-Einrichtung 553 auf zum Ansteuern der ersten Schalt-Einrichtung 552 und der zweiten Schalt-Einrichtung 555. Die Schalt-Ansteuerungs-Einrichtung 553 ist so eingerichtet, dass die Schalt-Einrichtung 552 und die zweite Schalt-Einrichtung 555 so angesteuert werden können, dass entweder der dritte elektrische Anschluss 552a und der vierte elektrische Anschluss 552b der Schalt-Einrichtung 552 elektrisch leitend miteinander verbunden sind, oder dass der siebte elektrische Anschluss 555a und der achte elektrische Anschluss 554b der zweiten Schalt-Einrichtung 555 elektrisch leitend miteinander verbunden sind.The gate drive device 550 further comprises a switching drive device 553 to drive the first switching device 552 and the second switching device 555 , The switch driver 553 is set up so that the switching device 552 and the second switching device 555 can be controlled so that either the third electrical connection 552a and the fourth electrical connection 552b the switching device 552 electrically connected to each other, or that the seventh electrical connection 555a and the eighth electrical connection 554b the second switching device 555 electrically conductively connected to each other.

Mit anderen Worten können mit Hilfe der Schalt-Ansteuerungs-Einrichtung 553 die Schalt-Einrichtung 552 (Schalter S1) und die zweite Schalt-Einrichtung 555 (zweiter Schalter S2) so angesteuert werden, dass nur einer der beiden Schalter S1, S2 zur selben Zeit elektrisch leitend (anschaulich: geschlossen) ist.In other words, with the aid of the switching drive device 553 the switching device 552 (Switch S1) and the second switching device 555 (second switch S2) are controlled so that only one of the two switches S1, S2 at the same time electrically conductive (illustratively: closed).

Das Ansteuern der Schalt-Einrichtung 552 und der zweiten Schalt-Einrichtung 555 kann mit Hilfe eines PWM-Steuersignals erfolgen.The driving of the switching device 552 and the second switching device 555 can be done using a PWM control signal.

Die Gate-Ansteuerungs-Einrichtung 550 gemäß dem gezeigten Ausführungsbeispiel der Erfindung unterscheidet sich von der in 3 gezeigten Gate-Ansteuerungs-Einrichtung 350 im Wesentlichen dadurch, dass bei der Gate-Ansteuerungs-Einrichtung 550 im Ausschaltfall des JFETs 300 (d.h. Schalter S1 öffnet) eine bereits auf das Niveau der Durchbruchspannung geladene Kapazität Cstat (Ladungs-Speicher-Einrichtung 554) parallel zur Stromquelle 551 und damit parallel zur Gate-Source-Strecke des JFETs 300 geschaltet wird (d.h. Schalter S2 schließt). Im Vergleich zu der Gate-Source-Kapazität CGS der in 3 gezeigten Anordnung ergibt sich damit bei der in 5 gezeigten Anordnung eine erhöhte Gate-Source-Kapazität CGS' = CGS + Cstat. Mit ansteigendem Wert der Kapazität Cstat führt die verschobene Ladungsmenge auf CGS', resultierend aus dem transienten Drain-Gate-Strom iDG (vgl. 4), zu einem immer geringer werdenden Spannungseinbruch der Gate-Source-Spannung uGS und unterbindet damit mögliche kurzzeitig auftretende Kurzschlüsse.The gate drive device 550 According to the illustrated embodiment of the invention differs from the in 3 shown gate drive device 350 essentially in that in the gate drive device 550 in the event of a break in the JFET 300 (ie, switch S1 opens) an already charged to the level of the breakdown voltage capacitance C stat (charge storage device 554 ) parallel to the power source 551 and thus parallel to the gate-source path of the JFET 300 is switched (ie switch S2 closes). Compared to the gate-source capacitance C GS of in 3 shown arrangement thus results in the in 5 shown arrangement an increased gate-source capacitance C GS '= C GS + C stat . With increasing value of the capacitance C stat , the shifted charge quantity leads to C GS ', resulting from the transient drain gate current i DG (cf. 4 ), To a decreasing voltage drop of the gate-source voltage u GS and thus prevents possible short-term occurring short circuits.

Anschaulich kann beim Ausschalten des JFETs 300 durch gleichzeitiges Hinzuschalten einer geladenen Kapazität Cstat (allgemein einer Ladungs-Speicher-Einrichtung 554) innerhalb sehr kurzer Zeit zusätzliche elektrische Ladung bereitgestellt werden, welche zusätzliche elektrische Ladung zum Kompensieren eines durch einen Verschiebstrom iDG bedingten Ladungsabflusses mitverwendet werden kann, so dass die Gate-Source-Spannung uGS im Ausschaltfall nicht zusammenbricht bzw. nicht über den Wert der Pinch-off-Spannung uPI des JFETs 300 ansteigt. Anschaulich ist somit eine Passiv-Schalt-Unterstützung geschaffen, welche ein passives Wiedereinschalten des JFETs 300 sicher verhindert.Clearly, when you turn off the JFET 300 by simultaneously adding a charged capacitance C stat (generally a charge storage device 554 ) are provided within a very short time additional electrical charge, which additional electrical charge for compensating a caused by a shift current i DG charge outflow can be used so that the gate-source voltage u GS does not break down in the off case or not on the value of Pinch-off voltage u PI of the JFET 300 increases. Clearly a passive switching support is thus created, which is a passive reconnection of the JFETs 300 safely prevented.

Im Einschaltfall des JFETs 300 wird Cstat (i.e. die Ladungs-Speicher-Einrichtung 554) nicht durch den parallel befindlichen Schalter S1 entladen, sondern mittels des zu Cstat in Serie geschalteten zweiten Schalter S2 getrennt. Damit bleibt die Ladungsmenge erhalten und muss nicht durch den Treiber, d.h. die Strom-Bereitstellungs-Einrichtung 551 dynamisch umgeladen werden.In the power-on case of the JFET 300 C stat (ie the charge storage device 554 ) are not discharged by the parallel switch S1, but separated by means of connected to C stat in series second switch S2. This keeps the amount of charge and does not have to be through the driver, ie the power supply device 551 be dynamically reloaded.

6 zeigt eine Sperrschicht-Feldeffekttransistor-Anordnung 600' gemäß einem zweiten Ausführungsbeispiel der Erfindung, wobei in 6 eine beispielhafte schaltungstechnische Realisierung des Stromquellen-Prinzips sowie des Passiv-Schalt-Unterstützungsprinzips dargestellt ist. 6 shows a junction field effect transistor arrangement 600 ' according to a second embodiment of the invention, wherein in 6 an exemplary circuit realization of the current source principle and the passive switching support principle is shown.

Die Sperrschicht-Feldeffekttransistor-Anordnung 600' weist eine Gate-Ansteuerungs-Einrichtung 650 auf, welche mit einem Sperrschicht-Feldeffekttransistor (JFET) 300 elektrisch gekoppelt ist. Der Sperrschicht-Feldeffekttransistor 300 ist als n-Kanal-Sperrschicht-Feldeffekttransistor 300 ausgebildet und weist einen Source-Anschluss 301, einen Drain-Anschluss 302 und einen Gate-Anschluss 303 auf. Alternativ kann der Sperrschicht-Feldeffekttransistor 300 als p-Kanal-Sperrschicht-Feldeffekttransistor ausgebildet sein. Der JFET 300 kann beispielsweise als Leistungs-JFET ausgebildet sein.The junction field effect transistor arrangement 600 ' has a gate driver 650 which is provided with a junction field effect transistor (JFET) 300 is electrically coupled. The junction field effect transistor 300 is as an n-channel junction field effect transistor 300 formed and has a source terminal 301 , a drain connection 302 and a gate terminal 303 on. Alternatively, the junction field effect transistor 300 be formed as a p-channel junction field effect transistor. The JFET 300 may for example be designed as a power JFET.

Die Gate-Ansteuerungs-Einrichtung 650 weist eine als elektrische Konstantstromquelle ausgebildete Strom-Bereitstellungs-Einrichtung 651 auf zum Bereitstellen eines elektrischen Stromes iG. Die Strom-Bereitstellungs-Einrichtung 651 weist einen ersten elektrischen Anschluss 651a auf, welcher mit dem Gate-Anschluss 303 des Sperrschicht-Feldeffekttransistors 300 elektrisch gekoppelt ist, sowie einen zweiten elektrischen Anschluss 651b, welcher mit dem Source-Anschluss 301 des Sperrschicht-Feldeffekttransistors 300 elektrisch gekoppelt ist.The gate drive device 650 has a power supply device configured as a constant-current electric power source 651 to provide an electric current i G. The power supply device 651 has a first electrical connection 651a on, which with the gate connection 303 the junction field effect transistor 300 is electrically coupled, and a second electrical connection 651b , which with the source connection 301 the junction field effect transistor 300 is electrically coupled.

Die Gate-Ansteuerungs-Einrichtung 650 weist ferner eine zu der Strom-Bereitstellungs-Einrichtung 651 parallel geschaltete Schalt-Einrichtung 652 (Schalter S1) auf zum wahlweisen Kurzschließen der Strom-Bereitstellungs-Einrichtung 651. Die Schalt-Einrichtung 652 ist als p-Kanal-MOSFET (p-MOSFET) ausgebildet. Die Schalt-Einrichtung 652 bzw. der p-MOSFET 652 weist einen dritten elektrischen Anschluss 652a (Drain-Anschluss des p-MOSFETs 652) sowie einen vierten elektrischen Anschluss 652b (Source-Anschluss des p-MOSFETs 652) auf. Der vierte elektrische Anschluss 652b ist mit dem zweiten elektrischen Anschluss 651b der Strom-Bereitstellungs-Einrichtung 651 elektrisch gekoppelt. Der p-MOSFET 652 weist ferner einen ersten Gate-Anschluss 652c auf.The gate drive device 650 also has an interface to the power providing device 651 Parallel switching device 652 (Switch S1) for selectively shorting the power supply device 651 , The switching device 652 is designed as a p-channel MOSFET (p-MOSFET). The switching device 652 or the p-MOSFET 652 has a third electrical connection 652a (Drain terminal of the p-MOSFET 652 ) and a fourth electrical connection 652b (Source terminal of the p-MOSFET 652 ) on. The fourth electrical connection 652b is with the second electrical connection 651b the power delivery facility 651 electrically coupled. The p-MOSFET 652 further includes a first gate terminal 652c on.

Die Gate-Ansteuerungs-Einrichtung 650 weist ferner eine als Kapazität Cstat ausgebildete Ladungs-Speicher-Einrichtung 654 auf, welche Ladungs-Speicher-Einrichtung 654 zu der Strom-Bereitstellungs-Einrichtung 651 elektrisch parallel schaltbar ist. Die Ladungs-Speicher-Einrichtung 654 weist einen fünften elektrischen Anschluss 654a sowie einen sechsten elektrischen Anschluss 654b auf.The gate drive device 650 furthermore has a charge storage device designed as a capacitance C stat 654 on which charge storage device 654 to the electricity provider averaging means 651 electrically switchable in parallel. The charge storage device 654 has a fifth electrical connection 654a and a sixth electrical connection 654b on.

Die Gate-Ansteuerungs-Einrichtung 650 weist ferner eine zweite Schalt-Einrichtung 655 (zweiter Schalter S2) auf zum wahlweisen Parallelschalten der Ladungs-Speicher-Einrichtung 654 zu der Strom-Bereitstellungs-Einrichtung 651. Die zweite Schalt-Einrichtung 655 ist als n-Kanal-MOSFET (n-MOSFET) ausgebildet. Die zweite Schalt-Einrichtung 655 bzw. der n-MOSFET 655 weist einen siebten elektrischen Anschluss 655a (Source-Anschluss des n-MOSFETs 655) sowie einen achten elektrischen Anschluss 655b (Drain-Anschluss des n-MOSFETs 655) auf. Der siebte elektrische Anschluss 655a ist mit dem zweiten elektrischen Anschluss 651b der Strom-Bereitstellungs-Einrichtung 651 elektrisch gekoppelt, und der achte elektrische Anschluss 655b ist mit dem sechsten elektrischen Anschluss 654b der Ladungs-Speicher-Einrichtung 654 elektrisch gekoppelt. Der n-MOSFET 655 weist ferner einen zweiten Gate-Anschluss 655c auf, welcher zweite Gate-Anschluss 655c mit dem ersten Gate-Anschluss 652c des p-MOSFETs 652 elektrisch gekoppelt ist.The gate drive device 650 also has a second switching device 655 (second switch S2) for selectively connecting the charge storage device in parallel 654 to the power providing facility 651 , The second switching device 655 is designed as an n-channel MOSFET (n-MOSFET). The second switching device 655 or the n-MOSFET 655 has a seventh electrical connection 655a (Source terminal of n-MOSFET 655 ) as well as an eighth electrical connection 655b (Drain terminal of n-MOSFET 655). The seventh electrical connection 655a is with the second electrical connection 651b the power delivery facility 651 electrically coupled, and the eighth electrical connection 655b is with the sixth electrical connection 654b the charge storage device 654 electrically coupled. The n-MOSFET 655 also has a second gate terminal 655c on which second gate terminal 655c with the first gate connection 652c of the p-MOSFET 652 is electrically coupled.

Gemäß dem in 6 gezeigten Ausführungsbeispiel wird die Strom-Bereitstellungs-Einrichtung 651 der Gate-Ansteuerungs-Einrichtung 650 realisiert unter Verwendung eines ersten elektrischen Widerstands R1, einer Diode (Z-Diode) D1, eines ersten Bipolar-Transistors TR1 (npn-Transistor) sowie eines zweiten elektrischen Widerstands R2. Der erste elektrische Widerstand R1 weist einen neunten elektrischen Anschluss 661a auf, welcher neunte elektrische Anschluss 661a mit dem Source-Anschluss 301 des JFETs 300 elektrisch gekoppelt ist. Anschaulich bildet der neunte elektrische Anschluss 661a den zweiten elektrischen Anschluss 651b der Strom-Bereitstellungs-Einrichtung 651 bzw. Stromquelle 651. Der erste elektrische Widerstand R1 weist ferner einen zehnten elektrischen Anschluss 661b auf. Die Diode D1 weist einen elften elektrischen Anschluss 671a auf, welcher mit dem zehnten elektrischen Anschluss 661b des ersten elektrischen Widerstandes R1 elektrisch gekoppelt ist. Ferner weist die Diode D1 einen zwölften elektrischen Anschluss 671b auf, welcher mit einem ersten niedrigen elektrischen Versorgungspotential GNDTR elektrisch gekoppelt ist. Der erste Bipolar-Transistor TR1 weist einen ersten Basis-Anschluss 681a, einen ersten Kollektor-Anschluss 681b sowie einen ersten Emitter-Anschluss 681c auf, wobei der erste Basis-Anschluss 681a mit dem elften elektrischen Anschluss 671a der Diode D1 elektrisch gekoppelt ist, und wobei der erste Kollektor-Anschluss 681b mit dem Gate-Anschluss 303 des JFETs 300 elektrisch gekoppelt ist. Der zweite elektrische Widerstand R2 weist einen dreizehnten elektrischen Anschluss 662a und einen vierzehnten elektrischen Anschluss 662b auf, wobei der dreizehnte elektrische Anschluss 662a mit dem ersten Emitter-Anschluss 681c des ersten Bipolar-Transistors TR1 elektrisch gekoppelt ist, und wobei der vierzehnte elektrische Anschluss 662b mit dem ersten niedrigen elektrischen Versorgungspotential GNDTR elektrisch gekoppelt ist.According to the in 6 In the embodiment shown, the power supply device 651 the gate drive device 650 realized using a first electrical resistance R 1 , a diode (Zener diode) D 1 , a first bipolar transistor TR 1 (npn transistor) and a second electrical resistance R 2 . The first electrical resistor R 1 has a ninth electrical connection 661 on which ninth electrical connection 661 with the source connection 301 of the JFET 300 is electrically coupled. Illustratively forms the ninth electrical connection 661 the second electrical connection 651b the power delivery facility 651 or power source 651 , The first electrical resistor R 1 also has a tenth electrical connection 661b on. The diode D 1 has an eleventh electrical connection 671a on, which with the tenth electrical connection 661b of the first electrical resistor R 1 is electrically coupled. Furthermore, the diode D 1 has a twelfth electrical connection 671b which is electrically coupled to a first low electrical supply potential GND TR . The first bipolar transistor TR 1 has a first base terminal 681a , a first collector connection 681b and a first emitter terminal 681c on, with the first base connector 681a with the eleventh electrical connection 671a the diode D 1 is electrically coupled, and wherein the first collector terminal 681b with the gate connection 303 of the JFET 300 is electrically coupled. The second electrical resistor R 2 has a thirteenth electrical connection 662a and a fourteenth electrical connection 662b on, with the thirteenth electrical connection 662a with the first emitter terminal 681c of the first bipolar transistor TR 1 is electrically coupled, and wherein the fourteenth electrical connection 662b is electrically coupled to the first low electrical supply potential GND TR .

Die Gate-Ansteuerungs-Einrichtung 650 weist ferner einen dritten elektrischen Widerstand R3 auf, welcher zwischen die Ladungs-Speicher-Einrichtung 654 und den Gate-Anschluss 303 des JFETs geschaltet ist. Der dritte elektrische Widerstand R3 weist einen fünfzehnten elektrischen Anschluss 663a und einen sechzehnten elektrischen Anschluss 663b auf, wobei der fünfzehnte elektrische Anschluss 663a mit dem fünften elektrischen Anschluss 654a der Ladungs-Speicher-Einrichtung 654 elektrisch gekoppelt ist, und wobei der sechzehnte elektrische Anschluss 663b mit dem Gate-Anschluss 303 des JFETs 300 elektrisch gekoppelt ist.The gate drive device 650 also has a third electrical resistance R 3 which is connected between the charge storage device 654 and the gate terminal 303 the JFET is switched. The third electrical resistor R 3 has a fifteenth electrical connection 663a and a sixteenth electrical connection 663b on, with the fifteenth electrical connection 663a with the fifth electrical connection 654a the charge storage device 654 is electrically coupled, and wherein the sixteenth electrical connection 663b with the gate connection 303 of the JFET 300 is electrically coupled.

Die Gate-Ansteuerungs-Einrichtung 650 weist ferner einen vierten elektrischen Widerstand R4 auf, welcher zwischen die Schalt-Einrichtung 652 und den Gate-Anschluss 303 des JFETs geschaltet ist. Der vierte elektrische Widerstand R4 weist einen siebzehnten elektrischen Anschluss 664a und einen achtzehnten elektrischen Anschluss 664b auf, wobei der siebzehnte elektrische Anschluss 664a mit dem dritten elektrischen 652a der Schalt-Einrichtung 652 elektrisch gekoppelt ist, und wobei der achtzehnte elektrische Anschluss 664b mit dem Gate-Anschluss 303 des JFETs 300 elektrisch gekoppelt ist.The gate drive device 650 also has a fourth electrical resistance R 4 which is connected between the switching device 652 and the gate terminal 303 the JFET is switched. The fourth electrical resistor R 4 has a seventeenth electrical connection 664a and an eighteenth electrical connection 664b on, with the seventeenth electrical connection 664a with the third electric 652a the switching device 652 is electrically coupled, and wherein the eighteenth electrical connection 664b with the gate connection 303 of the JFET 300 is electrically coupled.

Die Gate-Ansteuerungs-Einrichtung 650 weist ferner eine Kapazität 674 (Kapazität C1) auf, welche einen neunzehnten elektrischen Anschluss 674a und einen zwanzigsten elektrischen Anschluss 674b aufweist, wobei der neunzehnte elektrische Anschluss 674a mit dem ersten Gate-Anschluss 652c des p-MOSFETs 652 und mit dem zweiten Gate-Anschluss 655c des n-MOSFETs 655 elektrisch gekoppelt ist.The gate drive device 650 also has a capacity 674 (Capacitance C 1 ), which has a nineteenth electrical connection 674a and a twentieth electrical connection 674b wherein the nineteenth electrical connection 674a with the first gate connection 652c of the p-MOSFET 652 and with the second gate terminal 655c of the n-MOSFET 655 is electrically coupled.

Die Gate-Ansteuerungs-Einrichtung 650 weist ferner einen fünften elektrischen Widerstand R5 auf, welcher einen einundzwanzigsten elektrischen Anschluss 665a und einen zweiundzwanzigsten elektrischen Anschluss 665b aufweist, wobei der einundzwanzigste elektrische Anschluss 665a mit dem zwanzigsten elektrischen Anschluss 674b der Kapazität 674 elektrisch gekoppelt ist, und wobei der zweiundzwanzigste elektrische Anschluss 665b mit dem ersten niedrigen elektrischen Versorgungspotential GNDTR elektrisch gekoppelt ist.The gate drive device 650 also has a fifth electrical resistance R 5 , which has a twenty-first electrical connection 665a and a twenty-second electrical connection 665b having the twenty-first electrical connection 665a with the twentieth electrical connection 674b the capacity 674 is electrically coupled, and wherein the twenty-second electrical connection 665b is electrically coupled to the first low electrical supply potential GND TR .

Die Gate-Ansteuerungs-Einrichtung 650 weist ferner einen zweiten Bipolar-Transistor TR2 (npn-Transistor) auf, welcher einen zweiten Basis-Anschluss 682a, einen zweiten Kollektor-Anschluss 682b sowie einen zweiten Emitter-Anschluss 682c aufweist, wobei der zweite Basis-Anschluss 682a mit dem zwanzigsten elektrischen Anschluss 674b der Kapazität 674 und elektrisch gekoppelt ist, und wobei der zweite Kollektor-Anschluss 682b mit dem Gate-Anschluss 303 des JFETs 300' elektrisch gekoppelt ist, und wobei der zweite Emitter-Anschluss 682c mit dem ersten niedrigen elektrischen Versorgungspotential GNDTR elektrisch gekoppelt ist.The gate drive device 650 further comprises a second bipolar transistor TR 2 (npn transistor) having a second base terminal 682a , a second collector connection 682b and a second emitter terminal 682c has, wherein the second base terminal 682a with the twentieth electrical connection 674b the capacity 674 and electrically coupled, and wherein the second collector terminal 682b with the gate connection 303 of the JFET 300 ' is electrically coupled, and wherein the second emitter terminal 682c is electrically coupled to the first low electrical supply potential GND TR .

Der vierte elektrische Anschluss 652b der Schalt-Einrichtung 652 (Source-Anschluss des p-MOSFETs S1), der achte elektrische Anschluss 655a der zweiten Schalt-Einrichtung 655 (Source-Anschluss des n-MOSFETs S2) und der neunte elektrische Anschluss 661a des ersten elektrischen Widerstandes R1 sind ferner mit einem ersten hohen elektrischen Versorgungspotential uTR elektrisch gekoppelt.The fourth electrical connection 652b the switching device 652 (Source terminal of the p-MOSFET S 1 ), the eighth electrical connection 655a the second switching device 655 (Source terminal of the n-MOSFET S 2 ) and the ninth electrical connection 661 of the first electrical resistor R 1 are further electrically coupled to a first high electrical supply potential u TR .

Die Gate-Ansteuerungs-Einrichtung 650 weist ferner eine Schalt-Ansteuerungs-Einrichtung 653 auf zum Ansteuern der ersten Schalt-Einrichtung 652 und der zweiten Schalt-Einrichtung 655. Die Schalt-Ansteuerungs-Einrichtung 653 ist so eingerichtet, dass die Schalt-Einrichtung 652 und die zweite Schalt-Einrichtung 655 so angesteuert werden können, dass entweder der dritte elektrische Anschluss 652a und der vierte elektrische Anschluss 652b der Schalt-Einrichtung 652 elektrisch leitend miteinander verbunden sind, oder dass der siebte elektrische Anschluss 655a und der achte elektrische Anschluss 655b der zweiten Schalt-Einrichtung 655 elektrisch leitend miteinander verbunden sind.The gate drive device 650 further comprises a switching drive device 653 to drive the first switching device 652 and the second switching device 655 , The switch driver 653 is set up so that the switching device 652 and the second switching device 655 can be controlled so that either the third electrical connection 652a and the fourth electrical connection 652b the switching device 652 electrically connected to each other, or that the seventh electrical connection 655a and the eighth electrical connection 655b the second switching device 655 electrically conductively connected to each other.

Mit anderen Worten können mit Hilfe der Schalt-Ansteuerungs-Einrichtung 653 die Schalt-Einrichtung 652 (Schalter S1) und die zweite Schalt-Einrichtung 655 (zweiter Schalter S2) so angesteuert werden, dass nur einer der beiden Schalter S1, S2 zur selben Zeit elektrisch leitend ist.In other words, with the aid of the switching drive device 653 the switching device 652 (Switch S 1 ) and the second switching device 655 (second switch S2) are controlled so that only one of the two switches S1, S2 is electrically conductive at the same time.

Die Schalt-Ansteuerungs-Einrichtung 653 weist einen ersten elektrischen Ausgang 653a und einen zweiten elektrischen Ausgang 653b auf, wobei der erste elektrische Ausgang 653a mit dem ersten Gate-Anschluss 652c des p-MOSFETs 652 und mit dem zweiten Gate-Anschluss 655c des n-MOSFETs 655 elektrisch gekoppelt ist, und wobei der zweite elektrische Ausgang 653b mit dem Source-Anschluss 652b (vierter elektrischer Anschluss 652b) des p-MOSFETs 652, mit dem Source-Anschluss 655a (siebter elektrischer Anschluss 655a) des n-MOSFETs 655 und mit dem zweiten elektrischen Anschluss 651b der Strom-Bereitstellungs-Einrichtung 651 elektrisch gekoppelt ist.The switch driver 653 has a first electrical output 653 and a second electrical output 653b on, with the first electrical output 653 with the first gate connection 652c of the p-MOSFET 652 and with the second gate terminal 655c of the n-MOSFET 655 is electrically coupled, and wherein the second electrical output 653b with the source connection 652b (fourth electrical connection 652b ) of the p-MOSFET 652 , with the source connection 655a (seventh electrical connection 655a ) of the n-MOSFET 655 and with the second electrical connection 651b the power delivery facility 651 is electrically coupled.

Im Folgenden wird die Funktionsweise der in 6 gezeigten Schaltung 650 näher erläutert.The following is the operation of the in 6 shown circuit 650 explained in more detail.

Gemäß dem in 6 gezeigten Ausführungsbeispiel wird die Strom-Bereitstellungs-Einrichtung 651 der Gate-Ansteuerungs-Einrichtung 650 als Konstantstromquelle realisiert mit den Komponenten R1 (erster elektrischer Widerstand) und D1 (Z-Diode) sowie TR1 (erster Bipolar-Transistor) sowie R2 (zweiter elektrischer Widerstand). Während R1 in erster Näherung nur den Strom durch die Z-Diode D1 limitiert, ist die Z-Spannung über D1 zusammen mit dem Widerstand R2 verantwortlich für den Kollektorstrom durch TR1 und somit im Ausschaltfall für den statischen Gatestrom iG.According to the in 6 In the embodiment shown, the power supply device 651 the gate drive device 650 realized as a constant current source with the components R 1 (first electrical resistance) and D 1 (Z-diode) and TR 1 (first bipolar transistor) and R 2 (second electrical resistance). While R 1 limited in a first approximation only the current through the Zener diode D 1 , the Z voltage across D 1 together with the resistor R 2 is responsible for the collector current through TR 1 and thus in the OFF case for the static gate current i G.

In diesem Zusammenhang ist anzumerken, dass anstelle der in 6 beispielhaft gezeigten Stromquelle 651 eine beliebige andere Stromquelle verwendet werden kann.In this context, it should be noted that instead of in 6 example shown power source 651 Any other power source can be used.

Die Kapazität 674, der fünfte elektrische Widerstand R5 und der zweite Bipolar-Transistor TR2 dienen anschaulich zum Bereitstellen eines im Ausschaltaugenblick des JFETs 300 deutlich höheren Gate-Stroms sowie zum dynamischen Nachladen der Ladungs-Speicher-Einrichtung 654 (Kapazität Cstat).The capacity 674 , the fifth electrical resistance R 5 and the second bipolar transistor TR 2 are illustratively provided to provide an off-instantaneous view of the JFET 300 significantly higher gate current and dynamic recharging the charge storage device 654 (Capacity C stat ).

Als Spannungsversorgung der Gate-Ansteuerungs-Einrichtung 650 dienen zwei potentialgetrennte Spannungsquellen, d.h. eine erste Spannungsquelle 610 mit der Spannung uTR gegenüber GNDTR und eine zweite Spannungsquelle 620 mit der Spannung uSIG gegenüber GNDSIG. Die erste Spannungsquelle 610 speist den Leistungsteil der Treiberschaltung (TR), während die zweite Spannungsquelle 620 für die Signalverarbeitung verwendet wird (SIG).As power supply to the gate driver 650 serve two potential-separated voltage sources, ie a first voltage source 610 with the voltage u TR opposite GND TR and a second voltage source 620 with the voltage u SIG opposite GND SIG . The first voltage source 610 feeds the power section of the driver circuit (TR), while the second voltage source 620 is used for signal processing (SIG).

Der p-Kanal-MOSFET S1 (erste Schalt-Einrichtung 652) ist mit dem n-Kanal-MOSFET S2 (zweite Schalt-Einrichtung 655) mittels der Gate-Anschlüsse 652c, 655c sowie mittels der Source-Anschlüsse 652b, 655a verbunden. Diese beiden Potentiale werden von einem in der Funktionsweise einem Kreuzschalter entsprechenden Schaltkreis 653 (i.e. der Schalt-Ansteuerungs-Einrichtung 653) gespeist. Das Steuersignal dieses Schaltkreises 653 entspricht dem potentialgetrennten Treibereingangssignal.The p-channel MOSFET S 1 (first switching device 652 ) is connected to the n-channel MOSFET S 2 (second switching device 655 ) by means of the gate connections 652c . 655c and by means of the source connections 652b . 655a connected. These two potentials are from a corresponding circuit in the operation of a cross switch 653 (ie, the switching drive device 653 ). The control signal of this circuit 653 corresponds to the isolated driver input signal.

Durch die Kreuzschaltweise in Verbindung mit den unterschiedlichen Kanaltypen von S1 und S2 kann erreicht werden, dass immer nur ein einziger MOSFET (d.h. S1 oder S2) leitend ist, während der andere Transistor sperrt.By means of the cross-switching mode in conjunction with the different channel types of S 1 and S 2, it can be achieved that only a single MOSFET (ie S 1 or S 2 ) is conductive while the other transistor is turned off.

Beim erstmaligen Inbetriebnehmen der Treiberschaltung wird zum Erreichen eines sicheren Zustandes in der Umrichterschaltung der JFET 300 gesperrt, so dass S1 ausgeschaltet und S2 eingeschaltet sind. Somit lädt sich über S2 und den dritten elektrischen Widerstand R3 die Kapazität Cstat (Ladungs-Speicher-Einrichtung 654) auf den Wert der Durchbruchspannung der Source-Gate-Strecke uBR auf und kann ab diesem Zeitpunkt die dynamische Ausschaltunterstützung sicherstellen.When the driver circuit is first started up, the JFET is used to achieve a safe state in the converter circuit 300 locked, so that S 1 is turned off and S 2 are turned on. Thus, via S 2 and the third electrical resistance R 3, the capacitance C stat (charge storage device 654 ) to the value of the breakdown voltage of the source-gate path u BR and from this point on can ensure the dynamic switch-off support.

Zum Einschalten des JFETs 300 können S1 und S2 so angesteuert werden, dass S1 leitend ist und S2 sperrend. Damit ist die Reihenschaltung der Source-Gate-Strecke des JFETs 300 mit dem vierten elektrischen Widerstand R4 kurzgeschlossen. Der Widerstand R4 hat die Funktion eines Gate-Vorwiderstandes und kann das dynamische Einschaltverhalten bestimmen. In diesem Zustand fließt der statische Strom der Stromquelle 651 über R4 und S1. Die Ladung von Cstat bleibt erhalten.To turn on the JFET 300 S 1 and S 2 can be controlled so that S 1 is conductive and S 2 blocking. Thus, the series connection of the source-gate path of the JFET 300 short-circuited to the fourth electrical resistance R 4 . The resistor R 4 has the function of a gate series resistor and can determine the dynamic switch-on behavior. In this state, the static current of the power source flows 651 via R 4 and S 1 . The charge of C stat is retained.

Zum Ausschalten des JFETs 300 können S1 und S2 so angesteuert werden, dass S1 sperrend ist und S2 leitend. Der dritte elektrische Widerstand R3 dient zur Anpassung des dynamischen Ausschaltverhaltens, da Cstat auch im Einschaltfall geladen bleibt und somit beim Ausschalten den Großteil des transienten Gate-Ladestromes zur Verfügung stellen kann.To turn off the JFET 300 For example, S 1 and S 2 can be controlled such that S 1 is blocking and S 2 is conducting. The third electrical resistor R 3 serves to adapt the dynamic switch-off behavior, since C stat remains charged even in the switch-on case and thus can provide the majority of the transient gate charging current when switched off.

Die Reihenschaltung von Kapazität C1 und fünftem elektrischen Widerstand R5 liegt spannungsmäßig zwischen den Gate-Anschlüssen 652c, 655c von S1 und S2 sowie auf GNDTR. Die Basis-Emitter-Strecke des npn-Transistors TR1 liegt parallel zu R5. Ändert sich aufgrund einer aktiven Schalthandlung des JFETs 300 das Gatepotential von S1 und S2, so wird C1 zwangsläufig umgeladen und es fließt ein transienter Strom durch R5. Dieser bedingt das Einschalten des ersten Bipolar-Transistors TR1 und damit ein transientes Kurzschließen der statischen Stromquelle. Der dabei durch TR1 fließende Strom ist auch am dynamischen Gate-Ladestrom des JFETs 300 beteiligt und dient darüber hinaus dem schnellen Nachladen von Cstat, welche den unmittelbar ersten Gate-Ladeanteil zur Verfügung gestellt hat. Somit ist der Gatetreiber mit der Kapazität Cstat sofort in der Lage, auf passive Schalthandlungen zu reagieren und den JFET 300 sicher im Aus-Zustand zu belassen.The series connection of capacitance C 1 and fifth electrical resistance R 5 is voltage-wise between the gate terminals 652c . 655c from S 1 and S 2 as well as to GND TR . The base-emitter path of the npn transistor TR 1 is parallel to R 5 . Changes due to an active switching action of the JFET 300 the gate potential of S 1 and S 2 , C 1 is forcibly reloaded and a transient current flows through R 5 . This requires the switching on of the first bipolar transistor TR 1 and thus a transient short-circuiting of the static current source. The current flowing through TR 1 is also at the dynamic gate charging current of the JFET 300 and also serves to quickly reload C stat , which has provided the immediate first gate charge portion. Thus, the gate driver with the capacitance C stat is immediately able to respond to passive switching operations and the JFET 300 safely left in the off state.

7 zeigt eine Sperrschicht-Feldeffekttransistor-Anordnung 700' gemäß einem dritten Ausführungsbeispiel der Erfindung. Die Sperrschicht-Feldeffekttransistor-Anordnung 700' weist eine Gate-Ansteuerungs-Einrichtung 750 auf, welche mit einem Sperrschicht-Feldeffekttransistor (JFET) 300 elektrisch gekoppelt ist. Die Gate-Ansteuerungs-Einrichtung 750 unterscheidet sich von der in 5 gezeigten Gate-Ansteuerungs-Einrichtung 550 dadurch, dass bei der Gate-Ansteuerungs-Einrichtung 750 keine zweite Schalt-Einrichtung ausgebildet ist, so dass die Ladungs-Speicher-Einrichtung 554 zu der Strom-Bereitstellungs-Einrichtung 551 parallel geschaltet ist. 7 shows a junction field effect transistor arrangement 700 ' according to a third embodiment of the invention. The junction field effect transistor arrangement 700 ' has a gate driver 750 which is provided with a junction field effect transistor (JFET) 300 is electrically coupled. The gate drive device 750 is different from the one in 5 shown gate drive device 550 in that in the gate drive means 750 no second switching device is formed, so that the charge storage device 554 to the power providing facility 551 is connected in parallel.

In diesem Dokument sind folgende Veröffentlichungen zitiert:

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Claims (20)

Sperrschicht-Feldeffekttransistor-Anordnung, mit • mindestens einem Sperrschicht-Feldeffekttransistor; • mindestens einer Gate-Ansteuerungs-Einrichtung, welche aufweist: – eine Strom-Bereitstellungs-Einrichtung zum Bereitstellen eines elektrischen Stromes, – eine Schalt-Einrichtung zum wahlweisen Kurzschließen der Strom-Bereitstellungs-Einrichtung, und – eine Ladungs-Speicher-Einrichtung, welche zu der Strom-Bereitstellungs-Einrichtung elektrisch parallel schaltbar oder geschaltet ist; • wobei die Strom-Bereitstellungs-Einrichtung mit mindestens einem Gate-Anschluss und mindestens einem Source/Drain-Anschluss des mindestens einen Sperrschicht Feldeffekttransistors elektrisch gekoppelt ist, derart, dass der von der Strom-Bereitstellungs-Einrichtung bereitgestellte elektrische Strom zumindest teilweise in einen steuerseitigen pn-Übergang zwischen dem Gate-Anschluss und dem Source/Drain-Anschluss des Sperrschicht-Feldeffekt-Transistors eingeprägt werden kann.JFET arrangement, With • at least a junction field effect transistor; At least one gate drive device, which has: - one Electricity supply device for providing an electrical stream - one Switching device for selectively short-circuiting the current-providing device, and - one Charge storage device connected to the power supply device electrically switchable or connected in parallel; • where the Power supply device with at least one gate connection and at least one source / drain terminal of the at least one Blocking field effect transistor is electrically coupled, in such a way that provided by the power providing device electrical current at least partially into a control-side pn junction between the gate terminal and the source / drain terminal of the junction field effect transistor imprinted can be. Sperrschicht-Feldeffekttransistor-Anordnung gemäß Anspruch 1, wobei die Strom-Bereitstellungs-Einrichtung als elektrische Stromquelle ausgebildet ist.A junction field effect transistor arrangement according to claim 1, wherein the current-providing device as an electrical power source is trained. Sperrschicht-Feldeffekttransistor-Anordnung gemäß Anspruch 2, wobei die elektrische Stromquelle als elektrisch) Konstant-Stromquelle ausgebildet ist.A junction field effect transistor arrangement according to claim 2, wherein the electric current source as electric) constant current source is trained. Sperrschicht-Feldeffekttransistor-Anordnung gemäß einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei die Ladungs-Speicher-Einrichtung mindestens eine Kapazität aufweist.A junction field effect transistor arrangement according to a the claims 1 to 3, wherein the charge storage device at least one capacity having. Sperrschicht-Feldeffekttransistor-Anordnung gemäß Anspruch 4, wobei die Ladungs-Speicher-Einrichtung aus einer Kapazität besteht.A junction field effect transistor arrangement according to claim 4, wherein the charge storage device consists of a capacitor. Sperrschicht-Feldeffekttransistor-Anordnung gemäß einem der Ansprüche 1 bis 5, wobei die Schalt-Einrichtung als elektrische Schalt-Einrichtung ausgebildet ist.A junction field effect transistor arrangement according to a the claims 1 to 5, wherein the switching device as an electrical switching device is trained. Sperrschicht-Feldeffekttransistor-Anordnung gemäß einem der Ansprüche 1 bis 6, wobei die Strom-Bereitstellungs-Einrichtung einen ersten elektrischen Anschluss aufweist, welcher mit dem Gate-Anschluss des Sperrschicht-Feldeffekttransistors elektrisch gekoppelt ist, und wobei die Strom-Bereitstellungs-Einrichtung einen zweiten elektrischen Anschluss aufweist, welcher mit dem Source/Drain-Anschluss des Sperrschicht-Feldeffekttransistors elektrisch gekoppelt ist.A junction field effect transistor arrangement according to a the claims 1 to 6, wherein the power supply device has a first electrical Having connection, which with the gate terminal of the junction field effect transistor is electrically coupled, and wherein the power supply device having a second electrical terminal connected to the source / drain terminal of the junction field effect transistor is electrically coupled. Sperrschicht-Feldeffekttransistor-Anordnung gemäß einem der Ansprüche 1 bis 7, wobei die Schalt-Einrichtung zu der Strom-Bereitstellungs-Einrichtung elektrisch parallel geschaltet ist.A junction field effect transistor arrangement according to a the claims 1-7, wherein the switching device to the power supply device electrically connected in parallel. Sperrschicht-Feldeffekttransistor-Anordnung gemäß Anspruch 8, wobei die Schalt-Einrichtung einen dritten elektrischen Anschluss aufweist, welcher mit dem Gate-Anschluss elektrisch gekoppelt ist, und wobei die Schalt-Einrichtung einen vierten elektrischen Anschluss aufweist, welcher mit dem Source/Drain-Anschluss elektrisch gekoppelt ist.A junction field effect transistor arrangement according to claim 8, wherein the switching device has a third electrical connection which is connected to the gate terminal is electrically coupled, and wherein the switching device has a fourth electrical Terminal which is electrically connected to the source / drain terminal is coupled. Sperrschicht-Feldeffekttransistor-Anordnung gemäß einem der Ansprüche 1 bis 9, wobei die Ladungs-Speicher-Einrichtung einen fünften elektrischen Anschluss aufweist, welcher mit dem Gate-Anschluss elektrisch koppelbar ist, und wobei die Ladungs-Speicher-Einrichtung einen sechsten elektrischen Anschluss aufweist, welcher mit dem Source/Drain-Anschluss elektrisch gekoppelt ist.A junction field effect transistor arrangement according to a the claims 1 to 9, wherein the charge storage device has a fifth electrical Has terminal which can be electrically coupled to the gate terminal and wherein the charge storage device has a sixth electrical connection, which is electrically coupled to the source / drain terminal. Sperrschicht-Feldeffekttransistor-Anordnung gemäß Anspruch 10, mit einer zweiten Schalt-Einrichtung zum wahlweisen Parallelschalten der Ladungs-Speicher-Einrichtung zu der Strom-Bereitstellungs-Einrichtung.A junction field effect transistor arrangement according to claim 10, with a second switching device for optional parallel connection the charge storage device to the power supply device. Sperrschicht-Feldeffekttransistor-Anordnung gemäß Anspruch 11, wobei die zweite Schalt-Einrichtung zu der Ladungs-Speicher-Einrichtung elektrisch in Serie geschaltet ist.A junction field effect transistor arrangement according to claim 11, wherein the second switching device to the charge storage device electrically connected in series. Sperrschicht-Feldeffekttransistor-Anordnung gemäß Anspruch 12, wobei die zweite Schalt-Einrichtung einen siebten elektrischen Anschluss und einen achten elektrischen Anschluss aufweist, wobei entweder • der siebte elektrische Anschluss mit dem Gate-Anschluss des Sperrschicht-Feldeffekttransistors elektrisch gekoppelt ist und der achte elektrische Anschluss mit dem fünften elektrischen Anschluss der Ladungs-Speicher-Einrichtung elektrisch gekoppelt ist, oder • der siebte elektrische Anschluss mit dem sechsten elektrischen Anschluss der Ladungs-Speicher-Einrichtung elektrisch gekoppelt ist und der achte elektrische Anschluss mit dem Source/Drain-Anschluss des Sperrschicht-Feldeffekttransistors elektrisch gekoppelt ist.A junction field effect transistor arrangement according to claim 12, wherein the second switching device has a seventh electrical Connection and an eighth electrical connection, wherein either • of the seventh electrical connection to the gate terminal of the junction field effect transistor is electrically coupled and the eighth electrical connection with the fifth electrical connection of the charge storage device is electrically coupled, or • of the seventh electrical connection with the sixth electrical connection the charge storage device is electrically coupled and the eighth electrical connection to the source / drain terminal of the junction field effect transistor is electrically coupled. Sperrschicht-Feldeffekttransistor-Anordnung gemäß einem der Ansprüche 11 bis 13, wobei die zweite Schalt-Einrichtung als elektrische Schalt-Einrichtung ausgebildet ist.A junction field effect transistor arrangement according to a the claims 11 to 13, wherein the second switching device as an electrical switching device is trained. Sperrschicht-Feldeffekttransistor-Anordnung gemäß einem der Ansprüche 1 bis 14, mit einer Schalt-Ansteuerungs-Einrichtung zum Ansteuern der ersten Schalt-Einrichtung und/oder der zweiten Schalt-Einrichtung.A junction field effect transistor arrangement according to a the claims 1 to 14, with a switching drive means for driving the first Switching device and / or the second switching device. Sperrschicht-Feldeffekttransistor-Anordnung gemäß Anspruch 15, wobei die Schalt-Ansteuerungs-Einrichtung so eingerichtet ist, dass die Schalt-Einrichtung und die zweite Schalt-Einrichtung so angesteuert werden können, dass entweder der dritte elektrische Anschluss und der vierte elektrische Anschluss der Schalt-Einrichtung elektrisch leitend miteinander verbunden sind, oder dass der siebte elektrische Anschluss und der achte elektrische Anschluss der zweiten Schalt-Einrichtung elektrisch leitend miteinander verbunden sind.A junction field effect transistor arrangement according to claim 15, wherein the switching drive means is arranged that the switching device and the second switching device so can be controlled that either the third electrical connection and the fourth electrical Connection of the switching device electrically conductive with each other or that the seventh electrical connection and the Eighth electrical connection of the second switching device electrically are conductively connected to each other. Sperrschicht-Feldeffekttransistor-Anordnung gemäß einem der Ansprüche 1 bis 16, wobei der mindestens eine Sperrschicht-Feldeffekttransistor als Leistungs-Sperrschicht-Feldeffekttransistor ausgebildet ist.A junction field effect transistor arrangement according to a the claims 1 to 16, wherein the at least one junction field effect transistor as a power junction field effect transistor is trained. Verfahren zum Ansteuern eines Sperrschicht-Feldeffekttransistors, bei dem • in einem ersten Betriebszustand des Sperrschicht-Feldeffekttransistors ein elektrischer Strom dem Sperrschicht-Feldeffekttransistor bereitgestellt wird, derart, dass der Sperrschicht-Feldeffekttransistor im Durchbruch-Bereich betrieben wird; und • in einem zweiten Betriebzustand des Sperrschicht-Feldeffekttransistors elektrische Ladung zwischengespeichert wird, wobei zumindest ein Teil der zwischengespeicherten elektrischen Ladung in dem ersten Betriebszustand dem Sperrschicht-Feldeffekttransistor bereitgestellt wird.Method for driving a junction field-effect transistor, in which • in a first operating state of the junction field effect transistor is an electrical Current is provided to the junction field effect transistor, such that the junction field effect transistor is in the breakdown region is operated; and • in a second operating state of the junction field effect transistor electric charge is cached, wherein at least a portion of the cached electric charge in the first operating state of the junction field effect transistor provided. Verfahren gemäß Anspruch 18, wobei der elektrische Strom mittels einer Strom-Bereitstellungs-Einrichtung bereitgestellt wird.Method according to claim 18, wherein the electric current by means of a current-providing device provided. Verfahren gemäß Anspruch 19, wobei die Strom-Bereitstellungs-Einrichtung in dem zweiten Betriebszustand des Sperrschicht-Feldeffekttransistors kurzgeschlossen wird.Method according to claim 19, wherein the power supply device in the second operating state of the junction field effect transistor shorted.
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