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HINTERGRUND DER ERFINDUNG
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Die
Erfindung betrifft eine elektronische Vorrichtung, insbesondere
eine elektronische Vorrichtung mit zwei Anschlüssen, und
ein Verfahren zum Betreiben solch einer Vorrichtung.
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Nach
dem Stand der Technik ist eine Vielzahl unterschiedlicher elektronischer
Vorrichtungen wie Dioden, Transistoren, Thyristoren usw. bekannt.
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Dioden
beispielsweise sind Vorrichtungen, die es Strom ermöglichen,
vorzugsweise in einer Richtung zu fließen.
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Herkömmliche
Dioden umfassen zwei Anschlüsse, die so genannte Anode
und die so genannte Kathode.
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Wenn
zwischen Anode und Kathode eine positive Spannung angelegt wird,
wird die Diode in der leitenden Richtung angesteuert; ein "Vorwärtsstrom" fließt
dann durch die Diode.
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Wenn
zwischen Anode und Kathode eine negative Spannung angelegt wird,
sperrt die Diode. Der Strom, der während der Ansteuerung
der Diode in Sperrrichtung durch die Diode in Sperrrichtung fließt ("Sperrstrom"),
ist im Allgemeinen wesentlich kleiner als der Strom, der während
der Ansteuerung der Diode in leitender Richtung in leitender Richtung
fließt.
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Bei
vielen Anwendungen muss ein Wechselstrom (WS) in einen Gleichstrom
(GS) umgewandelt werden; dieser Prozess ist als Gleichrichten bekannt.
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Zu
diesem Zweck werden so genannte Gleichrichter verwendet. Gleichrichter
werden beispielsweise als Komponenten von Stromversorgungen, als
Detektoren von Funksignalen usw. eingesetzt.
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Als
Gleichrichter kann beispielsweise eine einzelne Diode verwendet
werden. In diesem Fall unterscheiden sich die Begriffe "Diode" und
"Gleichrichter" nur in der Verwendung; der Begriff "Gleichrichter" beschreibt
dann lediglich eine Diode, die zum Umwandeln von Wechselstrom (WS)
in Gleichstrom (GS) verwendet wird.
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Um
WS effizienter in GS als mit einer einzelnen Diode umwandeln zu
können, werden Gleichrichter verwendet, die mehrere Vorrichtungen
umfassen, zum Beispiel Gleichrichter, die mehrere Dioden in einer
bestimmten Anordnung oder eine oder mehrere Dioden zusammen mit
einer oder mehreren zusätzlichen, unterschiedlichen Vorrichtungen
wie Transistoren, Operationsverstärker usw. umfassen.
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Entsprechende
Gleichrichter bzw. Dioden, die in solchen Gleichrichtern verwendet
werden können, sind beispielsweise in
US 6,271,712 ,
US 2005/0122753 ,
US 2005/0218964 und
WO 02/084873 A1 beschrieben.
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Im
Allgemeinen weisen herkömmliche Gleichrichter, die effizient
WS in GS umwandeln, eine Struktur auf, die relativ komplex ist.
Ferner verwenden solche herkömmlichen Gleichrichter häufig
Operationsverstärker, die im Allgemeinen eine relativ präzise
Versorgungsspannung erfordern, um ordnungsgemäß funktionieren
zu können. Aus diesen und anderen Gründen besteht
ein Bedarf für die vorliegende Erfindung.
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KURZE ZUSAMMENFASSUNG DER
ERFINDUNG
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Gemäß einem
Ausführungsbeispiel der Erfindung umfasst eine elektrische
Vorrichtung einen zwischen einen ersten und einen zweiten Anschluss der
elektronischen Vorrichtung geschalteten Transistor, eine mit einem
Steueranschluss des Transistors verkoppelte Steuervorrichtung und
einen mit der Steuervorrichtung verkoppelten Speicher. Die Steuervorrichtung
kann beispielsweise eine Vorspannvorrichtung umfassen, wobei die
Vorspannvorrichtung beispielsweise eine Diode umfasst. Die Steuervorrichtung
kann zusätzlich einen weiteren Transistor, wobei die Vorspannvorrichtung
mit einem Steueranschluss des weiteren Transistors verkoppelt ist,
und einen zusätzlichen Transistor umfassen, wobei der weitere
Transistor mit einem Steueranschluss des zusätzlichen Transistors
verkoppelt ist.
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Weitere
Merkmale und Vorzüge der vorliegenden Erfindung werden
in der folgenden ausführlichen Beschreibung unter Bezugnahme
auf die beigefügten Zeichnungen offensichtlich.
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KURZE BESCHREIBUNG DER VERSCHIEDENEN ANSICHTEN
DER ZEICHNUNGEN)
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Die
begleitenden Zeichnungen werden einbezogen, um ein weitergehendes
Verstehen der vorliegenden Erfindung zu ermöglichen, und
sind in diese Schrift aufgenommen und stellen einen Teil davon dar.
Die Zeichnungen zeigen Ausführungsbeispiele der vorliegenden
Erfindung und dienen zusammen mit der Beschreibung zum Erläutern
der Grundgedanken der Erfindung. Andere Ausführungsformen der
vorliegenden Erfindung und viele der angestrebten Vorteile der vorliegenden
Erfindung werden leicht zu würdigen sein, wenn sie unter
Bezugnahme auf die folgende ausführliche Beschreibung besser
verstanden werden.
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1 zeigt
eine schematische, beispielhafte Darstellung einer elektronischen
Vorrichtung gemäß einem Ausführungsbeispiel
der Erfindung.
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2 zeigt
eine schematische, beispielhafte Darstellung einer elektronischen
Vorrichtung gemäß einem alternativen Ausführungsbeispiel
der Erfindung.
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3 zeigt
ein ausführlicheres Schaltungsdiagramm eines Teils der
in 1 und 2 dargestellten elektronischen
Vorrichtungen gemäß mehrerer Ausführungsbeispiele
der Erfindung.
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4 zeigt
ein ausführlicheres Schaltungsdiagramm eines Ausführungsbeispiels
der in 1 und 2 dargestellten elektronischen
Vorrichtungen.
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AUSFÜHRLICHE BESCHREIBUNG
DER ERFINDUNG
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In
der folgenden ausführlichen Beschreibung wird auf die begleitende
Zeichnung Bezug genommen, die einen Teil hiervon bildet und in der
zur Erläuterung bestimmte Ausführungsformen gezeigt
sind, in denen die Erfindung verwirklicht werden kann. Es ist darauf
hinzuweisen, dass andere Ausführungsbeispiele verwendet
und strukturelle oder anderweitige Änderungen vorgenommen
werden können, ohne dass vom Umfang der vorliegenden Erfindung
abgewichen wird. Die folgende ausführliche Beschreibung soll
daher nicht im beschränkenden Sinne aufgefasst werden,
und der Bereich der vorliegenden Erfindung wird von den beigefügten
Ansprüchen definiert.
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1 zeigt
eine schematische, beispielhafte Darstellung einer elektronischen
Vorrichtung 1 gemäß einem Ausführungsbeispiel
der Erfindung.
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Gemäß der
vorliegenden Erfindung ist die elektronische Vorrichtung 1 auf
einem entsprechenden Halbleiterchip 3 angeordnet.
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Ferner
sind gemäß dem vorliegenden spezifischen Ausführungsbeispiel
mit Ausnahme der elektronischen Vorrichtung 1 keine weiteren
elektronischen Vorrichtungen auf dem Halbleiterchip 3 angeordnet.
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In
alternativen, nicht dargestellten Ausführungsbeispielen
können auf dem Halbleiterchip 3 zusätzlich
zur elektronischen Vorrichtung 1 eine oder mehrere weitere
elektronische Vorrichtungen wie (zusätzliche) Transistoren
usw. angeordnet sein, die eine oder mehrere zusätzliche
Funktionen erfüllen, die sich von der durch die in 1 gezeigten
elektronischen Vorrichtung ausgeführten Funktion unterscheiden.
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Wie
nachfolgend ausführlicher beschrieben kann die elektronische
Vorrichtung 1 beispielsweise die Funktion einer Diode,
insbesondere einer aktiven Diode, erfüllen.
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Die
Diode, insbesondere aktive Diode, kann beispielsweise als Gleichrichter,
insbesondere als Synchrongleichrichter, verwendet werden.
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Somit
kann die elektronische Vorrichtung 1 zum Umwandeln von
Wechselstrom (WS) in Gleichstrom (GS) ("Gleichrichten") verwendet
werden.
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Noch
allgemeiner kann die elektronische Vorrichtung 1 zusätzlich
oder alternativ für jeden (anderen) Zweck verwendet werden,
für den eine Diode zweckmäßig sein kann,
beispielsweise Funkmodulation oder -demodulation, Leistungsumwandlung/Stromversorgung,
logische Gates usw.
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Wie
in 1 gezeigt umfasst die elektronische Vorrichtung 1 einen
Energiespeicher 2 (hier: einen Energiespeicher E), eine
Steuervorrichtung 4 (hier: eine Steuervorrichtung C) und
einen Transistor 5 (hier: einen Leistungstransistor P).
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Der
Energiespeicher 2 (hier: der Energiespeicher E), die Steuervorrichtung 4 (hier:
die Steuervorrichtung C) und der Transistor 5 (hier: der
Leistungstransistor P) können auf ein und demselben Halbleiterchip 3 bereitgestellt
werden. Alternativ (wie ebenfalls schematisch in 1 gezeigt
(hier: durch eine punktierte Linie)) können beispielsweise
der Energiespeicher (hier: der Energiespeicher E) und die Steuervorrichtung 4 (hier:
die Steuervorrichtung C) auf einem ersten Halbleiterchip 3a bereitgestellt
werden und kann beispielsweise der Transistor 5 (hier: der
Leistungstransistor P) auf einem zweiten, verschiedenen Halbleiter 3b bereitgestellt
werden, wobei die beiden Chips 3a, 3b beispielsweise
ein entsprechendes "System im Paket" bereitstellen.
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Der
in 1 gezeigte Halbleiterchip 3 umfasst lediglich
zwei Außenanschlüsse/-inseln bzw. pads (hier:
einen ersten pad 6a und einen zweiten pad 6b),
die beispielsweise über entsprechende Bonddrähte
mit den entsprechenden (äußeren) Stiften bzw.
eins, die mit den pads 6a, 6b verbunden sind,
verbunden und an einem entsprechenden Halbleiterpaket bereitgestellt
werden können, in dem der Chip 3 montiert ist.
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Das
Halbleiterpaket bzw. -packung, in dem der Chip 3 (oder
die oben genannten zwei separaten Chips 3a, 3b)
montiert ist, kann beispielsweise genau zwei Stifte umfassen (beispielsweise
einen ersten verbunden mit dem pad 6a und beispielsweise
einen zweiten verbunden mit dem pad 6b). In weiteren alternativen
Ausführungsbeispielen kann das Halbleiterpaket mehr als
die oben genannten zwei Stifte, beispielsweise drei, vier, acht
oder mehr Stifte, umfassen. Entsprechend kann in zusätzlichen
alternativen Ausführungsbeispielen, wie nachfolgend ausführlicher
beschrieben wird, der Halbleiterchip 3 mehr als die oben
genannten zwei Außenanschlüsse/-inseln bzw. pads 6a, 6b usw.,
beispielsweise drei oder mehr Außenanschlüsse/-inseln
usw., umfassen (siehe beispielsweise 2 usw.).
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Wenn
die elektronische Vorrichtung 1 als eine Diode verwendet
wird, kann die oben genannte erste Insel 6a beispielsweise
als "Anode" und die oben genannte zweite Insel 6b beispielsweise
als "Kathode" der Diode verwendet werden.
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Wie
ferner in 1 gezeigt umfasst der Transistor 5,
insbesondere der Leistungstransistor 5 (wie jeder typische
herkömmliche Transistor) strukturell inhärent
eine Body-Diode 5a (hier: eine Body-Diode B). Somit ist
die in 1 gezeigte Diode 5a Teil des oben genannten
Transistors 5 und wird daher nicht in Form einer zusätzlichen,
separaten Diodenvorrichtung bereitgestellt.
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Der
Transistor 5 kann beispielsweise ein N-Kanal-MOSFET-Transistor
sein. Alternativ kann statt eines N-Kanal-MOSFET-Transistors 5 ein
P-Kanal-MOSFET-Transistor oder beispielsweise ein bipolarer Transistor
oder jeder andere geeignete Transistor verwendet werden.
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Wie
in 1 gezeigt wird die Body-Diode 5a, die
der Transistor 5 strukturell inhärent umfasst,
zwischen den entsprechenden Drain- und Source-Anschlüssen
des oben genannten MOSFET-Transistors (oder entsprechenden Sender-
und Kollektoranschlüssen eines entsprechenden bipolaren
Transistors) bereitgestellt.
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Ferner
kann in alternativen Ausführungsbeispielen zusätzlich
zur oben genannten Body-Diode 5, die der oben genannte
Transistor strukturell inhärent umfasst, eine separate
(zusätzliche) Diodenvorrichtung getrennt vom Transistor 5 bereitgestellt
werden (nicht in 1 gezeigt, und beispielsweise
zwischen den oben genannten Drain- und Source-Anschlüssen des
oben genannten MOSFET-Transistors (oder den entsprechenden Sender-
und Kollektoranschlüssen eines entsprechenden bipolaren
Transistors verbunden werden).
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Wie
in 1 gezeigt wird ein erster der oben genannten Drain-
oder Source-Anschlüsse (oder der entsprechenden Sender-
oder Kollektoranschlüsse) des Transistors 5 über
beispielsweise eine Leitung 5b (oder beispielsweise einen
entsprechenden Draht) mit der ersten Insel 6a verbunden
und der andere der oben genannten Drain- oder Source-Anschlüsse
(oder der entsprechenden Sender- oder Kollektoranschlüsse)
des Transistors 5 über eine Leitung 5c (oder
beispielsweise einen entsprechenden Draht) mit der oben genannten
zweiten Insel 6b verbunden.
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Ferner
wird ein Gate-Anschluss (oder ein entsprechender Basisanschluss)
des Transistors 5 über eine Leitung 4a (oder
beispielsweise einen entsprechenden Draht) mit einem ersten Anschluss
der Steuervorrichtung 4 verbunden.
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Wie
ferner in 1 gezeigt wird ein zweiter Anschluss
der Steuervorrichtung 4 über eine Leitung 4b (oder
beispielsweise einen entsprechenden Draht) mit der entsprechenden
ersten Insel 6a (und somit auch mit dem oben genannten
ersten einen der oben genannten Drain- oder Source-Anschlüsse (oder
den entsprechenden Sender- oder Kollektoranschlüssen) des
Transistors 5) verbunden.
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Entsprechend
wird ähnlich ein dritter Anschluss der Steuervorrichtung 4 über
eine Leitung 4c (oder beispielsweise einen entsprechenden
Draht) mit der oben genannten zweiten Insel 6b (und somit auch
mit dem oben genannten anderen einen der oben genannten Drain- oder
Source-Anschlüsse (oder der entsprechenden Sender- oder
Kollektoranschlüsse) des Transistors 5) verbunden.
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Ferner
wird ein vierter Anschluss der Steuervorrichtung 4 über
eine Leitung 4d (oder beispielsweise einen entsprechenden
Draht) mit einem ersten Anschluss des Energiespeichers 2 verbunden.
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Ferner
wird auch, wie in 1 gezeigt, ein zweiter Anschluss
des Energiespeichers 2 über eine Leitung 2a (oder
beispielsweise einen entsprechenden Draht) mit der oben genannten
ersten Insel 6a (und somit auch mit dem oben genannten
zweiten Anschluss der Steuervorrichtung 4 und dem oben
genannten ersten der oben genannten Drain- oder Source-Anschlüsse
(oder der entsprechenden Sender- oder Kollektoranschlüsse)
des Transistors 5) verbunden.
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Zusätzlich
wird ein dritter Anschluss des Energiespeichers 2 über
eine Leitung 2b (oder beispielsweise einen entsprechenden
Draht) mit der oben genannten Insel 6b (und somit auch
mit dem oben genannten dritten Anschluss der Steuervorrichtung 4 und
dem oben genannten anderen der oben genannten Drain- oder Source-Anschlüsse
(oder der entsprechenden Sender- oder Kollektoranschlüsse) des
Transistors 5) verbunden.
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Der
Energiespeicher 2, wie beispielsweise in 3 gezeigt,
kann einen Kondensator 2c und optional eine oder mehrere
zusätzliche Komponenten (nachfolgend als "andere Teile
des Energiespeichers" bezeichnet) umfassen.
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Wie
in 3 gezeigt können die anderen Teile des
Energiespeichers 2 beispielsweise eine Diode 2f umfassen.
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Eine
Kathode der Diode 2f kann über eine Leitung 2e mit
dem Kondensator 2c und über die oben genannte
Leitung 4d mit dem oben genannten vierten Anschluss der
Steuervorrichtung 4 verbunden werden.
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Ferner
kann eine Anode der Diode 2f über die oben genannte
Leitung 2b mit der oben genannten zweiten Insel 6b des
Halbleiterchips 3 verbunden werden.
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Wie
in 1 gezeigt kann der Kondensator 2c des
Energiespeichers 2 beispielsweise auf monolithische Weise
in/auf dem Silicium des Halbleiterchips 3 (oder des oben
genannten Halbleiterchips 3a) integriert werden, beispielsweise
entsprechend ähnlich wie/zusammen mit der Steuervorrichtung 4 und/oder
dem Transistor 5 und/oder den anderen Teilen des Energiespeichers 2 (beispielsweise
der oben genannten Diode 2f).
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In
diesem Fall kann, wie in 3 gezeigt, ein erster Anschluss
des Kondensators 2c beispielsweise über eine Leitung 2d und
die oben genannte Leitung 2a mit der oben genannten ersten
Insel 6a des Halbleiterchips 3 verbunden werden
und ein zweiter Anschluss des Kondensators 2 beispielsweise über die
Leitung 2e und die oben genannte Leitung 4d mit dem
oben genannten vierten Anschluss der Steuervorrichtung 4 verbunden
werden.
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Statt
durch Verwendung der oben genannten (monolithischen) Integration
des oben genannten Kondensators
2c in der/den entsprechenden
Siliciumschicht(en) kann der Kondensator
2c beispielsweise
auch durch Verwendung anderer geeigneter Technologien erzeugt werden,
beispielsweise so genannter "Chip-on-Chip"-Technologien oder beispielsweise
so genannter "Chip-by-Chip"-Technologien, durch deren Verwendung
entsprechende kapazitive Elemente (hier: der oben genannte Kondensator
2c) in
Silicium ausgeführt werden können. Dabei kann die
so genannte Lehmannsche Röhrenätztechnik angewendet
werden. Ein entsprechendes Verfahren für die Herstellung
eines entsprechenden Chipkondensators
2c ist beispielsweise
im deutschen Patentantrag
DE
3717851 von Lehmann beschrieben, dessen Inhalt hier als
Referenz vollständig aufgenommen ist.
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Im
Falle von beispielsweise der Verwendung der oben genannten "Chip-on-Chip"-Technologie zum
Herstellen des Kondensators 2c wird der Kondensator 2c auf
einem Chip separat vom Halbleiterchip 3 bereitgestellt,
auf dem die oben genannte Steuervorrichtung 4 und/oder
der Transistor 5 und/oder die anderen Teile des Energiespeichers 2 (falls
vorhanden) bereitgestellt werden. In diesem Fall kann beispielsweise
eine erste Insel des Chips, auf dem der Kondensator 2c bereitgestellt
ist, über eine weitere Insel des Halbleiterchips 3 und
die oben genannte Leitung 2a mit der oben genannten ersten Insel 6a des
Halbleiterchips 3 verbunden werden und eine zweite Insel
auf dem Chip, auf dem der Kondensator 2c bereitgestellt
ist, kann über eine noch weitere Insel des Halbleiterchips 3 und
die oben genannte Leitung 4d mit dem oben genannten vierten
Anschluss der Steuervorrichtung 4 verbunden werden.
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Ferner
kann der Kondensator 2c auch beispielsweise in Form einer
separaten SMD-Komponente beispielsweise in Form eines im gleichen (Halbleiter-)Pakets
wie der Halbleiterchip 3 bereitgestellten entsprechenden
SMD-Kondensators 2c bereitgestellt werden.
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Beispielsweise
kann ein SMD-Kondensator 2c verwendet werden, der direkt
auf dem Substrat des oben genannten Halbleiterchips 2 (in/auf
dem die oben genannte Steuervorrichtung 4 und/oder der Transistor 5 und/oder
die anderen Teile des Energiespeichers 2 (falls vorhanden)
integriert sind) montiert wird. In diesem Fall kann beispielsweise
ein entsprechendes Pressmassenpaket, beispielsweise ein so genanntes
Mega-DIP-Paket, verwendet werden.
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Bei
Verwenden eines SMD-Kondensators 2c beispielsweise kann
ein erster Anschluss des SMD-Kondensators über eine weitere
Insel des Halbleiterchips 2 und die oben genannte Leitung 2a mit der
oben genannten ersten Insel 6a des Halbleiterchips verbunden
werden und ein zweiter Anschluss des SMD-Kondensators kann über
eine noch weitere Insel des Halbleiterchips 2 und die oben
genannte Leitung 4d mit dem oben genannten vierten Anschluss
der Steuervorrichtung 4 verbunden werden.
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Wie
in 2 gezeigt kann statt der Bereitstellung des Kondensators 2c im
gleichen (Halbleiter-)Paket wie der Halbleiterchip 3 (oder
die Halbleiterchips 3a, 3b) in weiteren alternativen
Ausführungsbeispielen der Kondensator 2c, insbesondere ein
mit einem Bezugszeichen 2c' in 2 bezeichneter
Kondensator, in einem anderen Paket als der Halbleiterchip 3 oder
die Chips 3a, 3b (in/auf dem beispielsweise die
Steuervorrichtung 4 und/oder der Transistor 5 und/oder
die oben genannten anderen Teile des Energiespeichers (bezeichnet
mit einem Bezugszeichen 2' in 2) integriert
sind) bereitgestellt werden.
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Die
oben genannten anderen Teile des Energiespeichers 2', die
Steuervorrichtung 4 und der Transistor 5 können
auf ein und demselben Halbleiterchip 3 bereitgestellt werden.
Alternativ (wie ebenfalls schematisch in 2 gezeigt
(hier: durch eine punktierte Linie)) können beispielsweise
die anderen Teile des Energiespeichers 2' und die Steuervorrichtung 4 auf
einem ersten Halbleiterchip 3a bereitgestellt werden und
kann der Transistor 5 auf einem zweiten, verschiedenen
Halbleiterchip 3b bereitgestellt werden, wobei die beiden
Chips 3a, 3b beispielsweise ein entsprechendes
"System im Paket" bereitstellen.
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Der
Halbleiterchip 3 gemäß 2 umfasst drei
(oder mehr) Außenanschlüsse/-inseln bzw. pads (hier:
einen ersten pad 6a', einen zweiten pad 6b' und einen
dritte pad 6c'), die beispielsweise über entsprechende
Bonddrähte mit den entsprechenden (äußeren)
Stiften bzw. eins, die mit den pads 6a', 6b', 6c' verbunden
sind, verbunden und an einem entsprechenden Halbleiterpaket bereitgestellt
werden können, in dem der Chip 3, aber nicht der
Kondensator 2c', montiert ist. Das Halbleiterpaket, in
dem der Chip 3 montiert ist, kann beispielsweise genau
drei Stifte umfassen (beispielsweise einen ersten verbunden mit
dem ersten pad 6a' und einen zweiten verbunden mit dem
zweiten pad 6b' und einen dritten verbunden mit dem dritten
pad 6c'). In weiteren alternativen Ausführungsbeispielen
kann das Halbleiterpaket mehr als die oben genannten drei Stifte,
beispielsweise vier, acht oder mehr Stifte, umfassen. Entsprechend umfasst
in zusätzlichen alternativen Ausführungsbeispielen
der Halbleiterchip 3 mehr als die oben genannten drei Außenanschlüsse/-inseln 6a', 6b', 6c', beispielsweise
vier oder mehr Außenanschlüsse/-inseln usw.
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Wie
in 2 gezeigt und entsprechend ähnlich wie
im in 1 gezeigten Ausführungsbeispiel umfasst
der Transistor 5, insbesondere der Leistungstransistor 5,
strukturell inhärent eine Body-Diode 5a.
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Der
in 2 gezeigte Transistor 5 kann entsprechend ähnlich
wie im in 1 gezeigten Ausführungsbeispiel
beispielsweise ein N-Kanal-MOSFET-Transistor sein. Alternativ kann
statt eines N-Kanal-MOSFET-Transistors 5 ein P-Kanal-MOSFET-Transistor
oder beispielsweise ein bipolarer Transistor oder jeder andere geeignete
Transistor verwendet werden.
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Wie
in 2 gezeigt wird ein erster der entsprechenden Drain-
oder Source-Anschlüsse (oder der entsprechenden Sender-
oder Kollektoranschlüsse) des Transistors 5 über
eine Leitung 5b mit der ersten Insel 6a' des Halbleiterchips 3 verbunden
und der andere der oben genannten Drain- oder Source-Anschlüsse
(oder der entsprechenden Sender- oder Kollektoranschlüsse)
des Transistors 5 über eine Leitung 5c mit
der oben genannten zweiten Insel 6b' des Halbleiterchips 3 verbunden.
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Ferner
wird ein Gate-Anschluss (oder ein entsprechender Basisanschluss)
des Transistors 5 über eine Leitung 4a mit
einem ersten Anschluss der Steuervorrichtung 4 verbunden.
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Wie
ferner in 2 gezeigt wird ein zweiter Anschluss
der Steuervorrichtung 4 über eine Leitung 4b mit
der oben genannten ersten Insel 6a' des Halbleiterchips 3 verbunden
und ein dritter Anschluss der Steuervorrichtung 4 über
eine Leitung 4c mit der oben genannten zweiten Insel 6b' des
Halbleiterchips 3 verbunden.
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Ferner,
wie nachfolgend ausführlicher beschrieben, wird ein vierter
Anschluss der Steuervorrichtung 4 über eine Leitung 4d mit
einem ersten Anschluss der oben genannten anderen Teile des Energiespeichers 2' verbunden.
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Ferner,
wie ebenfalls in 2 gezeigt, wird auch ein zweiter
Anschluss der anderen Teile des Energiespeichers 2' über
eine Leitung 2a' mit der oben genannten dritten Insel 6c' des
Halbleiterchips 3 verbunden.
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Zusätzlich
wird ein dritter Anschluss der anderen Teile des Energiespeichers 2' über
eine Leitung 2b mit der oben genannten zweiten Insel 6b' des Halbleiterchips 3 verbunden.
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Ausführlicher
und entsprechend ähnlich wie in Bezug zu 3 beschrieben
können die anderen Teile des Energiespeichers 2' beispielsweise
eine Diode 2f umfassen.
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In
diesem Fall kann beispielsweise eine Kathode der Diode 2f über
die oben genannte Leitung 4d mit dem oben genannten vierten
Anschluss der Steuervorrichtung 4 und über die
oben genannte Leitung 2a' mit der oben genannten dritten
Insel 6c' des Halbleiterchips 3 verbunden werden.
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Ferner
kann eine Anode der Diode 2f über die oben genannte
Leitung 2b mit der oben genannten zweiten Insel 6b' des
Halbleiterchips 3 verbunden werden.
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Wie
zuvor im in 2 gezeigten Ausführungsbeispiel
erwähnt kann der Kondensator 2c' außerhalb
vom Paket (das heißt in einem entsprechenden äußeren
Paket) bereitgestellt werden, in dem der Halbleiterchip 3 bereitgestellt
wird.
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Ein
erster Anschluss des Kondensators 2c' kann mit dem oben
genannten ersten (äußeren) Stift des Pakets des
Halbleiterchips (und somit der oben genannten ersten Insel 6a')
verbunden werden und ein zweiter Anschluss des Kondensators 2c' kann
mit dem oben genannten dritten (äußeren) Stift
des Pakets des Halbleiterchips (und somit der oben genannten dritten
Insel 6c') verbunden werden.
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Der
(äußere) Kondensator 2c' und der Rest des
Energiespeichers 2c' gemäß dem alternativen Ausführungsbeispiel
einer in 2 gezeigten elektronischen Vorrichtung
(bezeichnet mit einem Bezugszeichen 1' in 2)
können gemeinsam die gleiche oder entsprechende Funktion
erfüllen wie der Energiespeicher der in 1 gezeigten
elektronischen Vorrichtung 1.
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Wie
nachfolgend ausführlicher beschrieben kann der in 1 gezeigte
Energiespeicher 2/der Kondensator 2c' zusammen
mit dem Rest des in 2 gezeigten Speichers 2' in
entsprechenden ersten Phasen der Ansteuerung der entsprechenden elektronischen
Vorrichtung 1, 1' Energie erhalten, wobei der
entsprechende Transistor 5 gesperrt, das heißt
nicht leitend (Ansteuerung der elektronischen Vorrichtung in Sperrrichtung)
ist und zwischen der ersten und zweiten Insel 6b, 6b' eine
Sperrspannung anliegt (Kathodenpotential relativ zum Anodenpotential).
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Zu
diesem Zweck wird wie oben erwähnt der entsprechende Kondensator 2c, 2c' mit
der entsprechenden ersten Insel 6a, 6a' des Halbleiterchips 2, verwendet
als "Anode", und über die entsprechende Diode 2f mit
der entsprechenden zweiten Insel 6b, 6b' des Halbleiterchips 3,
verwendet als "Kathode", verbunden.
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Aus
der vorhergehenden Beschreibung geht hervor, dass die Diode 2f in
den oben genannten ersten Phasen, in denen der entsprechende Transistor 5 gesperrt
ist und zwischen der ersten und zweiten Insel 6b, 6b' eine
Sperrspannung anliegt, leitend ist, so dass der entsprechende Kondensator 2c, 2c' aufgeladen
wird.
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Umgekehrt
wird die Diode 2f in den entsprechenden zweiten Phasen
der Ansteuerung der elektronischen Vorrichtung 1, 1' (nach
den oben genannten ersten Phasen) gesperrt.
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Wie
nachfolgend ausführlicher beschrieben wird während
der oben genannten zweiten Phasen (nach den oben genannten ersten
Phasen) der entsprechende Kondensator 2c, 2c' entladen,
wodurch das Aktivieren des Transistors 5 unterstützt
wird, das heißt der Transistor 5 wird leitend
gemacht (Ansteuerung der elektronischen Vorrichtung in leitender
Richtung).
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Wie
in 3 gezeigt und gemäß weiteren
alternativen Ausführungsbeispielen kann ein zusätzlicher
(Reihen-) Widerstand 102f zwischen der Anode der Diode 2f und
der entsprechenden zweiten Insel 6b, 6b' des Halbleiterchips 3 bereitgestellt
werden. Somit kann beispielsweise der Einschaltstromstoß während
der oben genannten ersten Phasen verringert werden.
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Alternativ
oder zusätzlich und wie ebenfalls in 3 gezeigt
kann parallel zum entsprechenden Kondensator 2c, 2c' eine
Zenerdiode 102c bereitgestellt werden.
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Dadurch
kann beispielsweise die (maximale) Spannung über dem entsprechenden
Kondensator 2c, 2c' beispielsweise auf eine maximale
Spannung von 15 bis 50 V, insbesondere beispielsweise auf eine maximale
Spannung von 20 bis 30 V usw., begrenzt werden. Somit kann eine
geeignete Spannungsbegrenzung der Spannung über dem Kondensator 2c, 2c' erreicht
werden. Zu diesem Zweck können statt der oder zusätzlich
zur Zenerdiode 102c andere geeignete Spannungsbegrenzungsvorrichtungen
verwendet werden.
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Gemäß einem
spezifischen Beispiel kann die Zenerdiode 102c und/oder
der Reihenwiderstand 102f und/oder der Kondensator 2c, 2c' so
dimensioniert sein, dass die im entsprechenden Kondensator 2c, 2c' im
Laufe der oben genannten ersten Phasen gespeicherte Energie ausreicht,
um den Transistor 5 während der oben genannten
(nachfolgenden) zweiten Phasen durch entsprechendes Entladen des Kondensators 2c, 2c' auf
eine Spannung von beispielsweise 8 bis 12 V, beispielsweise etwa
10 V. zu aktivieren. Zusätzlich (oder alternativ) können
die Zenerdiode 102c und/oder der Reihenwiderstand 102f und/oder
der Kondensator 2c, 2c' so dimensioniert sein,
dass entsprechende Kriechströme minimiert werden.
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Gemäß weiteren
alternativen Ausführungsbeispielen und wie nachfolgend
ausführlicher beschrieben kann eine geeignete Spannungsbegrenzung
statt der oder zusätzlich zur oben genannten Spannungsbegrenzung
bezüglich der Spannung über dem Kondensator 2c, 2c' und
beispielsweise erreicht durch die Zenerdiode 102c beispielsweise ebenfalls
im Steuerweg der entsprechenden in 3 gezeigten
elektronischen Vorrichtung 1, 1' bereitgestellt
werden. In diesem Fall kann die Zenerdiode 102c alternativ
weggelassen werden.
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4 zeigt
ein ausführlicheres Schaltungsdiagramm eines Ausführungsbeispiels
der in 1 und 2 dargestellten elektronischen
Vorrichtungen 1, 1'.
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Wie
in 4 gezeigt kann die Steuervorrichtung 4 der
elektronischen Vorrichtungen 1, 1' beispielsweise
einen ersten Transistor 41, hier: einen P-Kanal-MOSFET-Transistor,
einen zweiten Transistor 42, beispielsweise einen bipolaren
Transistor (hier: einen NPN-bipolaren Transistor) und einen dritten
Transistor 43, hier: einen N-Kanal-MOSFET-Transistor, umfassen.
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Wie
ferner in 4 gezeigt wird ein erster Anschluss
des ersten Transistors 41 (hier: der Drain-Anschluss des
P-Kanal-MOSFET-Transistors) über die Leitung 4a mit
dem Gate-Anschluss des oben genannten Transistors 5 (hier:
des Leistungstransistors P) verbunden.
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Ferner
wird ein zweiter Anschluss des ersten Transistors 41 (hier:
der Source-Anschluss des P-Kanal-MOSFET-Transistors) über
die Leitung 4d mit dem Energiespeicher 2, 2' (hier:
dem Kondensator 2c, 2c' und der Diode 2f)
verbünden.
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Alternativ
und wie in 4 gezeigt kann eine Zenerdiode 44 zwischen
dem zweiten Anschluss des ersten Transistors 41 (hier:
dem Source-Anschluss des P-Kanal-MOSFET-Transistors) und dem Energiespeicher 2, 2' bereitgestellt
werden. Die Zenerdiode kann zum Erzielen einer geeigneten Spannungsbegrenzung
dienen. Zu diesem Zweck können statt der oder zusätzlich
zur Zenerdiode 44 andere geeignete Spannungsbegrenzungsvorrichtungen,
beispielsweise eine Linearregelvorrichtung, verwendet werden.
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Beispielsweise
kann durch Verwenden der Zenerdiode 44 und/oder der anderen
geeigneten Spannungsbegrenzungsvorrichtungen die Spannung am Gate-Anschluss
des Transistors 5 auf eine maximale Spannung von beispielsweise
15 bis 50 V, insbesondere beispielsweise auf eine maximale Spannung
von 20 bis 30 V, begrenzt werden.
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Gemäß einem
weiteren alternativen Ausführungsbeispiel (siehe punktierte
Linien in 4) kann ein kapazitiver Spannungsteiler 45 parallel
zum oben genannten ersten Transistor 41 (hier: dem P-Kanal-MOSFET-Transistor)
und zur Zenerdiode 44 bereitgestellt werden. Der kapazitive
Spannungsteiler 45 kann beispielsweise einen ersten Kondensator 45a und
einen zweiten Kondensator 45b umfassen. Ein erster Anschluss
des ersten Kondensators 45a wird mit der oben genannten
Leitung 4d und somit dem Energiespeicher 2 verbunden.
Ferner wird ein zweiter Anschluss des ersten Kondensators 45a mit einem
ersten Anschluss des zweiten Kondensators 45b, dem zweiten
Anschluss des ersten Transistors 41 (hier: dem Source-Anschluss
des P-Kanal-MOSFET-Transistors) und der Zenerdiode 44 verbunden. Zusätzlich
wird ein zweiter Anschluss des zweiten Kondensators 45b mit
dem ersten Anschluss des ersten Kondensators 41 (hier:
dem Drain- Anschluss des P-Kanal-MOSFET-Transistors) und dem Gate-Anschluss
des Transistors 5 verbunden.
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Wie
ferner in 4 gezeigt wird ein erster Anschluss
des zweiten Transistors 42 (hier: der Senderanschluss des
oben genannten bipolaren Transistors) über eine Leitung 42a mit
dem Gate-Anschluss des ersten Transistors 41 (hier: des
oben genannten P-Kanal-MOSFET-Transistors) verbunden, so dass das
Gate des P-Kanal-MOSFET-Transistors 41 durch den bipolaren
Transistor 42 gesteuert wird.
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Ein
zweiter Anschluss des zweiten Transistors 42 (hier: der
Kollektoranschluss des oben genannten bipolaren Transistors) wird über
die Leitung 4c mit der oben genannten zweiten Insel 6b des Chips,
das heißt der "Kathode", verbunden.
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Wie
ferner in 4 gezeigt kann eine am Basisanschluss
des zweiten Transistors 42 anliegende Spannung mit einer
positiven Spannung, beispielsweise durch Verwendung einer Diode 42b,
die mit einem Widerstand 42c in Reihe geschaltet ist, auf
Vorspannung gebracht werden.
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Durch
geeignetes Bringen der am Basisanschluss des zweiten Transistors 42 anliegenden Spannung
auf Vorspannung kann eine "Referenzspannung" bzw. "Schwellenspannung"
angepasst werden, die bestimmt, bei welcher Spannung der zweite
Transistor 42 (und somit auch der erste Transistor 41 und
der Leistungstransistor 5, das heißt die elektronische
Vorrichtung 1, 1') aktiviert wird.
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Ausführlicher
und wie in 4 gezeigt kann ein erster Anschluss
der Diode 42b (hier: die Kathode der Diode 42b)
mit dem Basisanschluss des zweiten Transistors 42 verbunden
und ein zweiter Anschluss der Diode 42b (hier: die Anode
der Diode 42b) mit der oben genannten ersten Insel 6a des
Chips 3, das heißt der "Anode" des Chips 3,
verbunden werden. Somit kann erreicht werden, dass der zweite Transistor 42 (und
somit auch der erste Transistor 41 und der Leistungstransistor 5,
das heißt die elektronische Vorrichtung 1, 1')
nicht bei einer Spannung von etwa –0,7 V aktiviert wird
(wie dies der Fall wäre ohne Diode 42b), sondern
bei einer Spannung von etwa 0 V.
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Statt
der oben genannten Diode 42b (die beispielsweise eine Siliziumflächen-/Siliziumsperrschichtdiode
mit einer Vorwärtsspannung von beispielsweise etwa 0,7
V) kann beispielsweise eine Schottkydiode (mit einer Vorwärtsspannung
von beispielsweise etwa 0,5 V) verwendet werden. In diesem Fall
wird der zweite Transistor 42 (und somit ebenfalls der
erste Transistor 41 und der Leistungstransistor 5,
das heißt die elektronische Vorrichtung 1, 1')
bei einer Spannung von etwa –0,2 V aktiviert. In einem
weiteren alternativen Ausführungsbeispiel kann der Basisanschluss
des zweiten Transistors 42 direkt mit der oben genannten
ersten Insel 6a des Chips verbunden werden. Da in diesem
Fall die am Basisanschluss des zweiten Transistors 42 anliegende
Spannung nicht auf Vorspannung gebracht wird, wird der zweite Transistor 42 (und
somit ebenfalls der erste Transistor 41 und der Leistungstransistor 5,
das heißt die elektronische Vorrichtung 1, 1')
bei einer Spannung von etwa –0,7 V aktiviert.
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Wie
in 4 gezeigt wird ein erster Anschluss des oben genannten
Widerstands 42c mit der Kathode der Diode 42b und
dem Basisanschluss des zweiten Transistors 42 verbunden.
Ferner wird ein zweiter Anschluss des Widerstands 42c mit
dem zweiten Anschluss des ersten Transistors 41 (hier: dem
Source- Anschluss des P-Kanal-MOSFET-Transistors) und einem ersten
Anschluss eines weiteren Widerstands 42d verbunden. Wie
ebenfalls in 4 gezeigt wird ein zweiter Anschluss
des Widerstands 42d mit dem Gate-Anschluss des ersten Transistors 41 (hier:
des P-Kanal-MOSFET-Transistors) und dem ersten Anschluss des zweiten
Transistors 42 (hier: dem Senderanschluss des oben genannten
bipolaren Transistors) verbunden.
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Aus
der vorhergehenden Beschreibung wird ersichtlich, dass der erste
Transistor 41 (hier: der P-Kanal-MOSFET-Transistor) über
den zweiten Transistor 42 (hier: den oben genannten bipolaren Transistor)
aktiviert wird, wenn der zweite Transistor 42 aktiviert
wird, und über den Widerstand 42d deaktiviert
wird, der wie in 4 gezeigt auf die am Source-Anschluss
des P-Kanal-MOSFET-Transistors 41 anliegende (positive)
Source-Spannung bezogen ist.
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Wenn
der erste Transistor 41 aktiviert wird, kann ein Strom
vom Energiespeicher 2, 2' zum Gate-Anschluss des
Leistungstransistors 5 fließen, so dass der Leistungstransistor 5 aktiviert
wird.
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Der
Leistungstransistor 5 kann beispielsweise über
einen entsprechenden Pull-down-Widerstand am Anodenpotential oder
alternativ wie in 4 gezeigt beispielsweise über
eine entsprechende Totempfahlschaltung deaktiviert werden. Die Totempfahlschaltung
kann beispielsweise den dritten Transistor 43 (hier: den
oben genannten N-Kanal-MOSFET-Transistor) umfassen.
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Der
Source-Drain-Weg des dritten Transistors 43 (hier: des
oben genannten N-Kanal-MOSFET-Transistors) wird zwischen die oben
genannte erste Insel 6a des Chips 3, das heißt
die "Anode", und den Gate-Anschluss des Leistungstransistors 5 geschaltet.
Ferner wird der Gate-Anschluss des dritten Transistors 43 (hier:
des oben genannten N-Kanal-MOSFET-Transistors) über eine
Leitung 43a mit dem Senderanschluss des oben genannten
bipolaren Transistors 42, dem Gate-Anschluss des P-Kanal-MOSFET-Transistors 41 und
dem Widerstand 42d verbunden.
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Obwohl
hierin bestimmte Ausführungsformen dargestellt und beschrieben
wurden, weiß der Fachmann, dass eine Reihe von alternativen und/oder äquivalenten
Implementierungen statt der dargestellten und beschriebenen Ausführungsformen
verwendet werden können, ohne vom Bereich der vorliegenden
Erfindung abzuweichen. Diese Anmeldung soll jegliche Adaptionen
oder Variationen der hierin erörterten bestimmten Ausführungsformen abdecken.
Daher soll die Erfindung nur durch die Ansprüche und deren Äquivalente
beschränkt sein.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt
keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
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Zitierte Patentliteratur
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- - US 6271712 [0011]
- - US 2005/0122753 [0011]
- - US 2005/0218964 [0011]
- - WO 02/084873 A1 [0011]
- - DE 3717851 [0051]