DE19922924A1 - Überspannungsschutzvorrichtung für einen Halbleiterschalter - Google Patents
Überspannungsschutzvorrichtung für einen HalbleiterschalterInfo
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Abstract
Überspannungsschutzvorrichtung für einen in einen Laststromkreis geschalteten Halbleiterschalter (T1; T2), die eine erste Klemme (KL1) zum Anschluß an einen Steueranschluß (G) des Halbleiterleistungsschalters (T1; T2) und eine zweite Klemme (KL2) zum Anschluß an einen Bezugsknoten (V2) in dem Laststromkreis aufweist, wobei die Überspannungsschutzvorrichtung (SV) einen Bipolartransistor (BT) aufweist mit einer Kollektor-Emitter-Strecke (K-E), die alleine oder als Teil einer Reihenschaltung zwischen der ersten und zweiten Klemme (KL1, KL2) verschaltet ist, und mit einem Basisanschluß (B), an den eine Stromquelle (DT) angeschlossen ist.
Description
Die vorliegende Erfindung betrifft eine Überspannungsschutz
vorrichtung für einen in einen Laststromkreis geschalteten
Halbleiterschalter, die eine erste Klemme zum Anschluß an ei
nen Steueranschluß des Halbleiterleistungsschalter und eine
zweite Klemme zum Anschluß an einen Bezugsknoten in dem Last
stromkreis aufweist.
Eine derartige Überspannungsschutzvorrichtung ist beispiels
weise aus der Veröffentlichung von Z. John Shen, Stephen P.
Robb: "High Voltage Clamped IGBT for Automotive Ignition
Applications", veröffentlicht in Proceedings of 1998 Interna
tional Symposium on Power Semiconductor Devices & ICs, Kyoto,
1998 bekannt.
Die Überspannungsschutzvorrichtung dient zum Schutz eines als
IGBT (Isolated Gate Bipolar Transistor) ausgebildeten Halb
leiterleistungsschalters, dessen Laststrecke in Reihe zu ei
ner Primärwicklung eines Transformators geschaltet ist. Der
IGBT dient zum Anschalten der Primärwicklung an eine Versor
gungsspannung. Bei geschlossenem Schalter nimmt die Primär
wicklung Energie auf, die nach Öffnen des Schalter an eine
Sekundärwicklung abgegeben wird, um in einem Stromkreis der
Sekundärwicklung einen Zündfunken zu erzeugen. Dabei können
über der Laststrecke des Halbleiterleistungsschalters Span
nungen auftreten, die die Spannungsfestigkeit (z. B. 600 V) des
IGBT übersteigen und zu einer Zerstörung führen können. Um
dies zu vermeiden ist bei der bekannten Schaltungsanordnung
eine Zenerdiode als Überspannungsschutzvorrichtung in Sper
richtung zwischen die Kollektor-Elektrode und die Gate-
Elektrode des IGBT geschaltet. Übersteigt aufgrund des Span
nungsanstiegs über der Laststrecke des IGBT die zwischen der
Kollektor-Elektrode und der Gate-Elektrode anliegende Span
nung die Durchbruchspannung der Zenerdiode fließt ein Strom
auf die Gate-Elektrode und der IGBT wird zum Schutz vor einer
weiteren Spannungserhöhung über der Laststrecke leitend.
Vielfach sind bei derartigen Anwendungen der Halbleiterlei
stungsschalter und die Zenerdiode in einem Halbleiterkörper
integriert. Dabei ergibt sich das Problem, daß in dem die be
nötigte Zenerdiode mit einigen hundert Volt Durchbruchspan
nung nicht als ein Bauteil realisiert werden kann. Vielmehr
sind eine Vielzahl Zenerdioden mit geringerer Durchbruchspan
nung zu realisieren, die hintereinandergeschaltet eine Zener
diode mit entsprechend hoher Durchbruchspannung ergeben. Die
Realisierung vieler Zenerdioden in dem Halbleiterkörper ko
stet Platz, der nicht unbegrenzt zur Verfügung steht.
Demgegenüber sieht die Erfindung vor in der Überspannungs
schutzvorrichtung einen Bipolartransistor vorzusehen mit ei
ner Kollektor-Emitter-Strecke, die alleine oder als Teil ei
ner Reihenschaltung zwischen der ersten und zweiten Anschluß
klemme der Überspannungsschutzvorrichtung verschaltet ist,
und mit einem Basisanschluß, an den eine Stromquelle ange
schlossen ist.
Man macht sich hierbei zu Nutze, daß ein Bipolartransistor,
dem ein kleiner Basisstrom eingeprägt ist, ein Diodenverhal
ten aufweist, daß er nämlich bis zum Erreichen einer Durch
bruchspannung über der Kollektor-Emitter-Strecke sperrt und
nach Erreichen der Durchbruchspannung einen schnell anstei
genden Kollektor-Emitter-Strom zuläßt. Die Höhe der Kollek
tor-Emitter-Durchbruchspannung ist von der Stromverstärkung β
des Bipolartransistors abhängig, die das Verhältnis von Kol
lektorstrom zu Basisstrom beschreibt, wobei die Durchbruch
spannung um so größer ist, je kleiner die Stromverstärkung
ist. Die Durchbruchspannung ist des weiteren von der soge
nannten Bulk-Durchbruchspannung des Halbleiterkörpers, in dem
der Bipolartransistor integriert ist, abhängig. Die Bulk-
Durchbruchspannung bestimmt dabei die Spannungsfestigkeit des
Halbleiterkörpers. Die maximale Durchbruchspannung des Bipo
lartransistors beträgt üblicherweise 50%-90% der Bulk-
Durchbruchspannung. Bei Verwendung eines Halbleiterkörpers
mit einem Substrat (Bulk), welches beispielsweise eine Span
nungsfestigkeit von 600 V aufweist, lassen sich platzsparend
Bipolartransistoren mit einer Spannungsfestigkeit von 300 V-540 V
erreichen.
Die an die Basis-Elektrode des Bipolartransistors angeschlos
sene Stromquelle ist vorteilhafterweise als selbstleitender
Feldeffekttransistor ausgebildet, dessen Gate-Elektrode und
Source-Elektrode miteinander verbunden und an die Basis-
Elektrode des Bipolartransistors angeschlossen sind. Eine
Drain-Elektrode des Feldeffekttransistors ist an die Kollek
tor-Elektrode des Bipolartransistors angeschlossen. Der Fel
deffekttransistor liefert ab Erreichen eines Schwellenwertes
seiner Drain-Source-Spannung einen annäherungsweise konstan
ten Strom an die Basis-Elektrode des Bipolartransistors. Der
Feldeffekttransistor ist einfach und platzsparend in dem
Halbleiterkörper des Bipolartransistors integrierbar.
Die Schaltungsanordnung weist vorteilhafterweise eine Ansteu
erschaltung zur Ansteuerung des Halbleiterleistungsschalters
auf. Dabei ist gemäß einer Ausführungsform der Erfindung vor
gesehen, die Ansteuerschaltung und den Bipolartransistor in
einem ersten Halbleiterkörper und den Halbleiterleistungs
schalter in einem zweiten Halbleiterkörper zu integrieren.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform der Erfindung ist vorge
sehen, den Halbleiterleistungsschalter und den Bipolartransi
stor in einem Halbleiterkörper zu integrieren.
Die vorliegende Erfindung wird nachfolgend in Ausführungsbei
spielen anhand von Figuren näher erläutert. Es zeigen:
Fig. 1: Erfindungsgemäße Überspannungsschutzvorrichtung für
einen Halbleiterleistungsschalter gemäß einer ersten
Ausführungsform der Erfindung;
Fig. 2: Querschnitt durch einen Halbleiterkörper, in dem ein
Halbleiterleistungsschalter und eine Überspannungs
schutzvorrichtung nach Fig. 1 integriert sind;
Fig. 3: erfindungsgemäße Überspannungsschutzvorrichtung ge
mäß einer zweiten Ausführungsform;
Fig. 4: Querschnitt durch einen Halbleiterkörper, in dem ei
ne Ansteuerschaltung und eine Überspannungsschutz
vorrichtung nach Fig. 3 integriert sind.
In den Figuren bezeichnen, sofern nicht anders angegeben
gleiche Bezugszeichen gleiche Bauteile mit gleicher Bedeu
tung.
Fig. 1 zeigt eine Schaltungsanordnung mit einer Überspan
nungsschutzvorrichtung für einen als MOSFET ausgebildeten
Halbleiterleistungsschalter T1. Der MOSFET T1 weist eine Ga
te-Elektrode G als Steueranschluß sowie eine Drain-Elektrode
D und eine Source-Elektrode S als Laststreckenanschlüsse auf.
Der MOSFET T1 ist mittels der Drain- und Source-Elektroden D,
S als Schalter in einen Laststromkreis zwischen einem Versor
gungspotential V1 und einem Bezugspotential M geschaltet. Der
Laststromkreis weist als Last in dem dargestellten Ausfüh
rungsbeispiel einen Transformator L1, L2 auf, der sekundär
seitig zur Erzeugung eines Zündfunkens dient. Derartige
Schaltungen finden beispielsweise Anwendung zur Erzeugung von
Zündfunken in Fahrzeugmotoren.
Die Ansteuerung des Halbleiterleistungsschalters T1 erfolgt
mittels einer über eine Ausgangsklemme AK an die Gate-
Elektrode G angeschlossenen Ansteuerschaltung AG, nach deren
Maßgabe der Halbleiterleistungsschalter T1 leitet oder
sperrt. Leitet der Halbleiterleistungsschalter T1 fließt ein
Strom über die Primärspule L1, die dadurch Energie aufnimmt.
Nach Öffnen des Halbleiterleistungsschalters T1 gibt die Pri
märspule L1 die Energie an die Sekundärspule L2 ab, wobei an
einer Unterbrechung U im Stromkreis der Sekundärspule die
Spannung so lange ansteigt, bis es zu einem Überschlag unter
Erzeugung eines Zündfunkens kommt. Hierbei liegen auch über
der Primärspule L1 und dem Halbleiterleistungsschalter T1 er
hebliche Spannungen - bis zu 600 V und mehr - an.
Um den Halbleiterleistungsschalter T1 bei Auftreten zu großer
Spannungen über seiner Laststrecke D-S vor einer Zerstörung
zu schützen, ist die erfindungsgemäße Überspannungsschutzvor
richtung SV vorgesehen, die den Halbleiterleistungsschalter
T1 bei zu großen Laststreckenspannungen leitend macht. Die
Überspannungsschutzvorrichtung SV weist eine erste Klemme KL1
auf, die an die Gate-Elektrode G des Halbleiterleistungs
schalters T1 angeschlossen ist. Eine zweite Klemme KL2 der
Überspannungsschutzvorrichtung SV ist an einen Bezugsknoten
V2 in dem Laststromkreis, in dem dargestellten Ausführungs
beispiel an den der Primärspule L1 und der Drain-Elektrode D
des Halbleiterleistungsschalters T1 gemeinsamen Knoten ange
schlossen. Die Überspannungsschutzvorrichtung SV weist einen
Bipolartransistor BT auf, dessen Kollektor-Emitter-Strecke K-
E als Teil einer Reihenschaltung zwischen der ersten und
zweiten Klemme KL1, KL2 verschaltet ist. Dabei ist in dem
Ausführungsbeispiel die Kollektor-Elektrode K des Bipolar
transistors an die zweite Klemme KL2 und die Emitter-
Elektrode über eine Diode D1 an die erste Klemme angeschlos
sen. Die Diode D1 verhindert bei Ansteuerung des Halbleiter
leistungsschalters T1 einen Stromfluß von der Gate-Elektrode
G über den Bipolartransistor BT.
An eine Basis-Elektrode B des Bipolartransistors BT ist ein
selbstleitender Feldeffekttransistor DT angeschlossen mit ei
ner Gate- und Source-Elektrode G, S, die miteinander verbun
den und an die Basis-Elektrode B angeschlossen sind. Ein
Drain-Anschluß D ist an die Kollektor-Elektrode K des Bipo
lartransistors BT angeschlossen. Der selbstleitende Feldef
fekttransistor DT dient als Stromquelle und liefert ab Errei
chen eines bauteilspezifischen Schwellenwertes einer über
seiner Drain-Source-Strecke anfallenden Spannung einen annä
herungsweise konstanten Strom an die Basis B des Bipolartran
sistors BT. Der Bipolartransistor BT, der mit einem einge
prägten Strom an der Basis-Elektrode B betrieben wird, be
sitzt Diodenverhalten. D. h. bis zum Erreichen eines sogenann
ten Durchbruchswertes der Kollektor-Emitter-Spannung fließt
annäherungsweise kein Emitterstrom, während der Emitterstrom
ähnlich einer Diode ab Erreichen der Durchbruchspannung steil
ansteigt. Der Bipolartransistor BT weist vorzugsweise eine
geringe Stromverstärkung β (beispielsweise β = 2) auf. Die
Durchbruchspannung ist von der Stromverstärkung β abhängig
und steigt mit abnehmender Stromverstärkung.
Steigt bei der dargestellten Schaltungsanordnung nach dem
Sperren des Halbleiterleistungsschalters T1 die Spannung über
dessen Laststrecke D-S und damit das Potential am Knoten V2
an, steigt auch die Spannung zwischen dem Knoten V2 und der
Gate-Elektrode G an, wobei sich die Gate-Elektrode G bedingt
durch die Ansteuerschaltung AG zum Sperren des Halbleiterlei
stungsschalter T1 auf einem niedrigen Potential befindet. Die
Spannung zwischen dem Knoten V2 und der Gate-Elektrode G kann
so weit ansteigen, bis über der Kollektor-Emitter-Strecke K-E
des Bipolartransistors BT die Durchbruchspannung erreicht
wird. Dann fließt ein Strom von dem Knoten V2, über den Bipo
lartransistor BT und die Diode D1 auf die Gate-Elektrode G,
wodurch der Halbleiterleistungsschalter T1 leitet und ein
weiteres Ansteigen seiner Laststreckenspannung verhindert.
Der Bipolartransistor kann Durchbruchspannungen bis zu eini
gen hundert Volt aufweisen und dabei platzsparend in einem
Halbleiterkörper integriert hergestellt werden. Gemäß einer
Ausführungsform der Erfindung sind die Überspannungsschutz
vorrichtung SV und der Halbleiterleistungsschalter T1 in ei
nem Halbleiterkörper integriert.
Fig. 2 zeigt einen Querschnitt durch einen Halbleiterkörper
10, in dem der Halbleiterleistungsschalter T1, und die Über
spannungsschutzvorrichtung SV mit dem Bipolartransistor BT
und dem Feldeffekttransistor DT integriert ist.
Der Halbleiterkörper 10 weist übereinanderliegend zwei n-
dotierte Bereiche 12, 14 auf, wobei einer der Bereiche 12
stark n-dotiert ist und der Drain-Elektrode D des Halbleiter
leistungsschalters T1 aus Fig. 1 entspricht.
Die, in dem Ausführungsbeispiel obere, n-dotierte Schicht 14
weist eine stark p-dotierte Wanne 16 auf, in der wiederum
zwei stark n-dotierte Wannen 18, 20 gebildet sind. Ausgehend
von der stark n-dotierten Wanne 20 erstreckt sich ein Bereich
22, in den n-leitende Ladungsträger eingebracht sind, durch
die p-dotierte Wanne 16 bis in das n-dotierte Substrat 14.
Oberhalb des Bereiches 22 befindet sich, von dem Halbleiter
körper 10 durch eine Isolationsschicht getrennt eine Metalli
sierung 24 oder eine Polysilizium-Schicht, die leitend mit
der n-dotierten Wanne 20 und der p-dotierten Wanne 16 verbun
den ist. Die Metallisierung 24 bildet die Gate-Elektrode G
des selbstleitenden FET DT, die n-leitende Wanne 20 bildet
dessen Source-Bereich S. das Substrat 14, 12 den Drain-
Bereich D. Durch die in dem Bereich 22 eingebrachten Ladungs
träger, beispielsweise Phosphor, erhält der Feldeffekttransi
stor DT seine selbstleitenden Eigenschaften; hierdurch ist
ein Stromfluß von dem Drain-Bereich 14 zu dem Source-Bereich
20 ohne Anliegen einer Gate-Source-Spannung möglich.
Die p-dotierte Wanne 16 bildet gleichzeitig die Basis-
Elektrode des Bipolartransistors BT, wobei die n-dotierte
Wanne 18 den Emitterbereich E und das Substrat 14, 12 den
Kollektorbereich K bildet.
Der Bipolartransistor BT ist platzsparend in selbstisolieren
der Technologie in dem Halbleiterkörper 10 hergestellt. Die
Durchbruchspannung des Bipolartransistors BT ist neben dessen
Stromverstärkung von der Durchbruchspannung des Substrat 14,
12 abhängig, die beispielsweise 600 V beträgt.
Neben dem Bipolartransistor BT und dem Feldeffekttransistor
DT ist in den Halbleiterkörper 10 ein MOSFET T1 als Halblei
terleistungsschalter integriert. Der MOSFET weist eine Anzahl
gleichartiger Zellen auf, die jeweils eine p-dotierte Wanne
26, 28 in dem Halbleiterkörper 10 aufweisen, wobei in den p-
dotierten Wannen 26, 28 wiederum stark n-dotierte Wannen 30,
32 eingebracht sind. Die stark n-dotierten Wannen 30, 32 bil
den die Source-Bereiche S des MOSFET T1, die durch eine lei
tende Schicht 34 auf dem Halbleiterkörper 10 miteinander ver
bunden sind und zur Veranschaulichung entsprechend Fig. 1 an
ein Bezugspotential M angeschlossen sind. Gate-Elektroden 36
sind von dem Halbleiterkörper 10 durch eine Isolationsschicht
getrennt oberhalb des Halbleiterkörpers 10 angeordnet. Das
Substrat 14, 12 bildet den Drain-Bereich des Halbleiterlei
stungsschalters T1.
Das Ausführungsbeispiel gemäß Fig. 2 ermöglicht in platzspa
render Weise sowohl den Halbleiterleistungsschalter als auch
dessen Überspannungsschutzvorrichtung SV in einem Halbleiter
körper 10 zu integrieren.
Eine weitere Ausführungsform der erfindungsgemäßen Schal
tungsanordnung ist in Fig. 3 dargestellt. Die dargestellte
Überspannungsschutzvorrichtung SV weist eine Ansteuerschal
tung AG auf, die mittels einer Ausgangsklemme AK an die Gate-
Elektrode G zur Ansteuerung eines in dem Ausführungsbeispiel
als IGBT ausgebildeten Halbleiterleistungsschalters T2 ange
schlossen ist. Die zweite Klemme KL2 der Überspannungsschutz
vorrichtung SV ist in dem dargestellten Beispiel an den dem
Kollektoranschluß K des IGBT und der Primärspule L1 gemeinsa
men Knoten V2 angeschlossen ist.
Zwischen die zweite Klemme KL2 und den Kollektoranschluß K
des Bipolartransistors ist in dem Ausführungsbeispiel eine
zweite Diode D2 geschaltet.
Die Ansteuerschaltung AG ist zur Spannungsversorgung an einen
Knoten N1 angeschlossen, der der Kollektor-Elektrode K des
Bipolartransistors BT und der Diode D2 gemeinsam ist. Der
Knoten für Versorgungspotential V1 ist über eine dritte Diode
D3 ebenfalls an den gemeinsamen Knoten N1 angeschlossen. Die
Versorgung der Ansteuerschaltung wird von dem Versorgungspo
tential V1 oder dem Potential an der zweiten Klemme KL2 über
nommen. Die Dioden D2, D3 verhindern einen Stromfluß von dem
gemeinsamen Knoten N1 an die Klemmen KL2, KL3.
Die Überspannungsschutzvorrichtung nach Fig. 3 dient als
Schaltungsanordnung zum Ansteuern des Halbleiterleistungs
schalters (T2) und als Schaltungsanordnung zum Schutz des
Halbleiterschalters (T2) vor Überspannungen.
Die Überspannungsschutzvorrichtung SV mit dem Bipolartransi
stor BT, dem selbstleitenden Feldeffekttransistor DT und der
Ansteuerschaltung AG ist vorzugsweise in einem Halbleiterkör
per 40 integriert, wie anhand der Fig. 4 erläutert wird.
Der Halbleiterkörper 40 weist übereinanderliegend zwei n-
dotierte Bereiche 42, 44 auf, von denen einer 42 stark n-
dotiert ist und dem gemeinsamen Knoten N1 in Fig. 3 ent
spricht.
Der Bipolartransistor BT und der selbstleitende FET DT sind
wie bereits bei dem Ausführungsbeispiel nach Fig. 2 erläu
tert wurde in dem Halbleiterkörper integriert. Dazu ist eine
stark p-dotierte Wanne 56 vorgesehen, in die zwei stark n-
dotierte Wannen 48, 50 eingebracht sind. Zwischen der n-
dotierten Wanne 50 und dem Substrat 44, 42 erstreckt sich
durch die p-dotierte Wanne 56 ein Bereich 52, in dem n-
leitende Ladungsträger eingebracht sind. Eine Gate-Elektrode
54 befindet sich von dem Halbleiterkörper 40 durch eine Iso
lationsschicht getrennt über dem Bereich 52. Der n-dotierte
Bereich 48 bildet den Emitterbereich des Bipolartransistors
BT, der an die erste Klemme KL1 anschließbar ist. Die p-
dotierte Wanne 56 bildet den Basis-Bereich und das Substrat
44, 42 den Kollektorbereich des Bipolartransistors BT. Die n-
dotierte Wanne 50 bildet den Source-Bereich, das Substrat 44,
42 den Drain-Bereich des selbstleitenden FET DT.
In den Halbleiterkörper 40 sind zwei weitere p-dotierte Wan
nen 58, 60 eingebracht, wobei eine 58 der Wannen 58, 60 zum
Anschluß an das Versorgungspotential V1 und die andere 60 zum
Anschluß an den Knoten V2 des Laststromkreises dient. Die
Übergänge der p-dotierten Wannen 58, 60 zum Substrat 44 bil
den die in Fig. 3 dargestellten Dioden D2, D3. Die Dioden
D2, D3 dienen zum Einleiten der Versorgungsspannung V1 und
der an dem Knoten V2 nach dem Öffnen des Halbleiterleistungs
schalters T2 anliegenden Hochspannung in den Halbleiterkörper
40. Das Substrat 44, 42 nimmt dabei den jeweils höheren der
beiden Potentialwerte an. Übersteigt dabei die Spannung zwi
schen dem Substrat 44, 42 und der n-dotierten Wanne 48, dem
Emitter-Bereich des Bipolartransistors BT, dessen Durchbruch
spannung fließt ein Strom von dem Substrat 44, 42 über die p-
dotierte Wanne 56 und die n-dotierte Wanne 48 an die erste
Klemme KL1, die wie in Fig. 3 dargestellt ist, an eine Steu
erelektrode G des Halbleiterleistungsschalters T2 anschließ
bar ist.
Das Potential des Substrats 44, 42, das den Wert des Versor
gungspotentials V1 oder des Potentials an dem Knoten V2 an
nimmt, dient weiterhin zur Spannungsversorgung einer in dem
Halbleiterkörper 40 integrierten Ansteuerschaltung AG, die in
Fig. 4 durch Strukturen zweier MOSFET angedeutet ist. Auf
die Darstellung einer weiteren Verschaltung der Ansteuer
schaltung, insbesondere nach außen an die Gate-Elektrode des
Halbleiterleistungsschalters ist in Fig. 4 verzichtet.
10
Halbleiterkörper
12
,
14
n-dotiertes Substrat
16
,
26
,
28
p-dotierte Wanne
18
,
20
,
30
,
32
n-dotierte Wanne
22
Bereich mit n-leitenden Ladungsträgern
24
,
36
Gate-Elektrode
34
leitende Schicht
38
Source-Anschluß
40
Halbleiterkörper
42
,
44
n-dotiertes Substrat
48
,
50
n-dotierte Wanne
52
Bereich mit n-leitenden Ladungsträgern
54
Gate-Elektrode
56
,
58
,
60
p-dotierte Wanne
AG Ansteuerschaltung
B Basis-Elektrode
BT Bipolartransistor
D Drain-Elektrode
D1 erste Diode
D2 zweite Diode
D3 dritte Diode
DT selbstleitender Feldeffekttransistor
E Emitter-Elektrode
G Gate-Elektrode
K Kollektor-Elektrode
KL1 erste Klemme
KL2 zweite Klemme
KL3 dritte Klemme
L1, L2 Transformator
M Bezugspotential
N1 gemeinsamer Knoten
S Source-Elektrode
SV Überspannungsschutzvorichtung
T1, T2 Halbleiterleistungsschalter
U Unterbrechung
V1 Versorgungspotential
AG Ansteuerschaltung
B Basis-Elektrode
BT Bipolartransistor
D Drain-Elektrode
D1 erste Diode
D2 zweite Diode
D3 dritte Diode
DT selbstleitender Feldeffekttransistor
E Emitter-Elektrode
G Gate-Elektrode
K Kollektor-Elektrode
KL1 erste Klemme
KL2 zweite Klemme
KL3 dritte Klemme
L1, L2 Transformator
M Bezugspotential
N1 gemeinsamer Knoten
S Source-Elektrode
SV Überspannungsschutzvorichtung
T1, T2 Halbleiterleistungsschalter
U Unterbrechung
V1 Versorgungspotential
Claims (10)
1. Überspannungsschutzvorrichtung für einen in einen Last
stromkreis geschalteten Halbleiterschalter (T1; T2), die eine
erste Klemme (KL1) zum Anschluß an einen Steueranschluß (G)
des Halbleiterleistungsschalter (T1; T2) und eine zweite
Klemme (KL2) zum Anschluß an einen Bezugsknoten (V2) in dem
Laststromkreis aufweist,
dadurch gekennzeichnet, daß
die Überspannungsschutzvorrichtung (SV) einen Bipolartransi
stor (BT) aufweist mit einer Kollekter-Emitter-Strecke (K-E),
die alleine oder als Teil einer Reihenschaltung zwischen der
ersten und zweiten Klemme (KL1, KL2) verschaltet ist, und mit
einem Basisanschluß (B), an den eine Stromquelle (DT) ange
schlossen ist.
2. Überspannungsschutzvorrichtung nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet, daß
die Stromquelle als selbstleitender Feldeffekttransistor (DT)
ausgebildet.
3. Überspannungsschutzvorrichtung nach Anspruch 2,
dadurch gekennzeichnet, daß
eine Drain-Elektrode (D) des Feldeffekttransistor (DT) an den
Kollektoranschluß (K) des Bipolartransistors (BT) angeschlos
sen ist und daß eine Source-Elektrode (S) und eine Gate-
Elektrode (G) des Feldeffekttransistor (DT) miteinander Ver
bunden und an die Basis-Elektrode (B) des Bipolartransistors
(BT) angeschlossen sind.
4. Überspannungsschutzvorrichtung nach einem der vorangehen
den Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, daß
eine erste Diode (D1) zwischen die Emitter-Elektrode (E) des
Bipolartransistors (BT) und die erste Klemme (KL1) geschaltet
ist.
5. Überspannungsschutzvorrichtung nach einem der vorangehen
den Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, daß
sie eine mittels einer Ausgangsklemme (AK) an den Steueran
schluß des Halbleiterleistungsschalters (T1; T2) angeschlos
sene Ansteuerschaltung (AG) aufweist.
6. Überspannungsschutzvorrichtung nach Anspruch 5,
dadurch gekennzeichnet, daß
eine Eingangsklemme (EK) der Ansteuerschaltung (AG) an einen
Knoten (N1) angeschlossen ist, wobei eine zweite Diode (D2)
zwischen den Knoten (N1) und einen Knoten für Versorgungspo
tential (V1) geschaltet ist.
7. Überspannungsschutzvorrichtung nach Anspruch 6,
dadurch gekennzeichnet, daß
die Kollektor-Elektrode (K) des Bipolartransistors (BT) an
den gemeinsamen Knoten (N1) angeschlossen ist, wobei eine
dritte Diode (D3) zwischen den Knoten (N1) und die zweite
Klemme (KL2) geschaltet ist.
8. Überspannungsschutzvorrichtung, nach einem der vorangehen
den Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, daß
der Halbleiterleistungsschalter (T1; T2) und die Überspan
nungsschutzvorrichtung (SV) in einem Halbleiterkörper (10)
integriert sind.
9. Überspannungsschutzvorrichtung nach einem der vorangehen
den Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, daß
die Überspannungsschutzvorrichtung (SV) in einem ersten Halb
leiterkörper (40) integriert ist und daß der Halbleiterlei
stungsschalter (T1; T2) in einem zweiten Halbleiterkörper in
tegriert ist.
10. Überspannungsschutzvorrichtung nach Anspruch 9,
dadurch gekennzeichnet, daß
die Ansteuerschaltung (AG) in dem ersten Halbleiterkörper
(40) integriert ist.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE1999122924 DE19922924A1 (de) | 1999-05-19 | 1999-05-19 | Überspannungsschutzvorrichtung für einen Halbleiterschalter |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE1999122924 DE19922924A1 (de) | 1999-05-19 | 1999-05-19 | Überspannungsschutzvorrichtung für einen Halbleiterschalter |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
DE19922924A1 true DE19922924A1 (de) | 2000-11-30 |
Family
ID=7908486
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
DE1999122924 Ceased DE19922924A1 (de) | 1999-05-19 | 1999-05-19 | Überspannungsschutzvorrichtung für einen Halbleiterschalter |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
DE (1) | DE19922924A1 (de) |
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