DE19926109A1 - Leistungsschalter - Google Patents

Abstract

Leistungsschalter, der folgende Merkmale aufweist: DOLLAR A - einen ersten Transistor (T1) mit einer Laststrecke (D-S) und einer Steuerelektrode (G), DOLLAR A - einen ersten Begrenzungstransistor (T2) zur Begrenzung einer über der Laststrecke des ersten Transistors (T1) abfallenden Spannung mit einer Laststrecke (D-S), die in Reihe zur Laststrecke des ersten Transistors (T1) geschaltet ist, und mit einer Steuerelektrode (G), DOLLAR A - einen Hilfstransistor (T3) mit einer Laststrecke, die zwischen der Steuerelektrode (G) des Begrenzungstransistors (T2) und einem Bezugsknoten (M) angeschlossen ist, und mit einer Steuerelektrode (G), die zwischen dem ersten Transistor (T1) und dem Begrenzungstransistor (T2) angeschlossen ist.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft einen Leistungsschalter, der folgende Merkmale aufweist:

• - einen ersten Transistor mit einer Laststrecke und einer Steuerelektrode,
• - einen ersten Begrenzungstransistor zur Begrenzung einer über der Laststrecke des ersten Transistors abfallenden Span­ nung mit einer Laststrecke, die in Reihe zur Laststrecke des ersten Transistors geschaltet ist, und mit einer Steuerelek­ trode.

Ein derartiger Leistungsschalter ist aus der EP 0 585 788 A1 bekannt. Dort ist der erste Transistor als MOSFET ausgebil­ det, dessen Laststrecke (Drain-Source-Strecke) in Reihe zur Laststrecke eines Sperrschicht-Feldeffekttransistors, oder auch Junction-FET (JFET), geschaltet ist. Die Source- Elektrode des MOSFET und die Gate-Elektrode des JFET sind da­ bei an einen gemeinsamen Knoten angeschlossen. Der JFET lei­ tet, wenn der MOSFET leitet. Wird der MOSFET durch Anlegen eines entsprechenden Potentials an seine Gate-Elektrode ge­ sperrt, leitet der JFET zunächst noch. Das Drain-Potential des MOSFET und das Source-Potential des JFET steigen so weit an, bis die Gate-Source-Spannung des JFET den Wert der Sperr­ spannung erreicht. Der JFET sperrt und begrenzt dadurch einen weiteren Spannungsanstieg über der Laststrecke des MOSFET, um diesen vor einer Zerstörung durch Überspannung zu schützen.

Der Wert der über der Laststrecke des MOSFET anfallenden Spannung ist bei dem bekannten Leistungsschalter auf den Wert der Sperrspannung des JFET begrenzt. Die maximal zulässige Spannung, die durch den Leistungsschalter zerstörungsfrei ge­ schaltet werden kann, ist gegeben durch die Summe der maxima­ len Laststreckenspannungen des JFET und des MOSFET.

Demgegenüber weist der erfindungsgemäße Leistungsschalter ei­ nen ersten Hilfstransistor auf mit einer Laststrecke, die zwischen der Steuerelektrode des ersten Begrenzungstransi­ stors und einem Bezugsknoten angeschlossen ist, und mit einer Steuerelektrode, die zwischen dem ersten Transistor und dem ersten Begrenzungstransistor angeschlossen ist.

Der Hilfstransistor des erfindungsgemäßen Leistungsschalters, der vorzugsweise als Sperrschicht-Feldeffekttransistor eines zu dem Leitungstyp des Begrenzungstransistors komplementären Leitungstyps ausgebildet ist, dient beim Sperren des ersten Transistors zur Einstellung eines Gate-Potentials des ersten Begrenzungstransistors, welches über dem Potential des Bezugs­ knotens liegt. Dadurch kann bis zum Sperren des Begren­ zungstransistors über der Laststrecke des ersten Transistors eine höhere Spannung abfallen als sie nach dem Stand der Technik durch die Sperrspannung des Begrenzungstransistors vorgegeben ist. Zur Begrenzung des Gate-Potentials des ersten Begrenzungstransistors ist vorteilhafterweise eine Zenerdiode parallel zur Laststrecke des ersten Hilfstransistors geschal­ tet, die leitet, wenn ihre Durchbruchspannung erreicht ist.

Der Leistungsschalter weist vorteilhafterweise wenigstens ei­ nen weiteren Begrenzungstransistor auf, der eine Laststrecke aufweist, die in Reihe zur Laststrecke des an den ersten Transistor angeschlossenen ersten Begrenzungstransistors ge­ schaltet ist. Außerdem ist wenigstens ein weiterer Hilfstran­ sistor vorhanden mit einer Laststrecke, die zwischen die Steuerelektroden des ersten und zweiten Begrenzungstransi­ stors geschaltet ist, und mit einer Steuerelektrode, die zwi­ schen den Laststrecken des ersten und zweiten Begren­ zungstransistors angeschlossen ist. Vorteilhafterweise sind Zenerdioden parallel zu den Hilfstransistoren geschaltet.

Die Hinzufügung weiterer Begrenzungstransistoren, deren Last­ strecken jeweils in Reihe geschaltet sind, und an deren Steu­ erelektroden jeweils Hilfstransistoren zur Einstellung eines Steuerelektrodenpotentials der Begrenzungstransistoren ange­ schlossen sind, ermöglicht in vorteilhafter Weise die maximal durch den Leistungsschalter zu schaltende Spannung zu erhöhen ohne die Zerstörung des ersten Transistors und der Begren­ zungstransistoren zu riskieren. Der erste Transistor und die Begrenzungstransistoren übernehmen dabei jeweils einen Teil der über der Laststrecke des Leistungsschalters abfallenden Spannung, wobei der erste Transistor und die Begrenzungstran­ sistoren vorzugsweise so dimensioniert sind, daß sie zerstö­ rungsfrei nur einen Teil der maximalen Gesamtspannung über­ nehmen können.

Die Verteilung der Gesamtspannung auf mehrere Transistoren wirkt sich positiv auf den Widerstand des Leistungsschalters in leitendem Zustand aus. Für Transistoren gilt, daß dieser Widerstand exponentiell mit der für den Transistor maximal zulässigen Laststreckenspannung ansteigt. Ist die Anzahl der verwendeten, in Reihe geschalteten Transistoren fest vorgege­ ben, so ist bei einer solchen Schaltung, bei der die Transi­ storen darauf ausgelegt sind, jeweils einen bestimmten Teil der Gesamtspannung zu übernehmen, der Widerstand exponentiell von der maximal zulässigen Gesamtspannung abhängig. Demgegen­ über ermöglicht die Erfindung unabhängig von der maximal zu­ lässigen Gesamtspannung des Leitungsschalters stets Transi­ storen mit derselben maximalen Laststreckenspannung zu ver­ wenden und die Anzahl der in Reihe geschalteten Transistoren zu variieren. Die Spannungsfestigkeit des Leitungsschalters steigt mit jedem Transistor um einen durch die Spannungsfe­ stigkeit des einzelnen Transistors vorgegebenen Wert an. Gleichzeitig steigt der Widerstand des Leitungsschalters um einen durch den Widerstand des einzelnen Transistors vorgege­ benen Wert an. Der Widerstand steigt damit proportional zur Spannungsfestigkeit und nicht exponentiell dazu an.

Der Leistungsschalter mit dem ersten Transistor, dem wenig­ stens einen Begrenzungstransistor und dem wenigstens einen Hilfstransistor ist vorteilhafterweise in einem Halbleiter­ körper integriert.

Die Erfindung wird nachfolgend in Ausführungsbeispielen an­ hand von Figuren näher erläutert. Es zeigen:

Fig. 1 Schaltbild eines Leistungsschalter gemäß einer er­ sten Ausführungsform;

Fig. 2 Schaltbild eines Leistungsschalters gemäß einer zweiten Ausführungsform;

Fig. 3 Halbleiterkörper im Querschnitt mit einem integrier­ ten erfindungsgemäßen Leistungsschalter.

In den Figuren bezeichnen, sofern nicht anders angegeben, gleiche Bezugszeichen gleiche Teile mit gleicher Bedeutung. In Fig. 1 ist ein Schaltbild eines Ausführungsbeispiel eines Leistungsschalters nach der Erfindung dargestellt.

Der Leistungsschalter dient zum Schalten einer Spannung zwi­ schen einer ersten und zweiten Anschlußklemme AK1, AK2 abhän­ gig von einem an einer Steuerklemme SK anliegenden Steuersi­ gnal.

Der Leistungsschalter weist einen ersten Transistor T1, der in dem Ausführungsbeispiel als n-leitender MOSFET ausgebildet ist, und einen Begrenzungstransistor T2, der in dem Ausfüh­ rungsbeispiel als n-leitender Junction-FET ausgebildet ist, auf. Eine Laststrecke des MOSFET T1, die zwischen dessen Drain-Elektrode D und Source-Elektrode 5 verläuft, ist in Reihe zu einer Laststrecke des Junction-FET T2, die zwischen dessen Drain-Elektrode D und Source-Elektrode 5 verläuft, ge­ schaltet, wobei der Drain-Anschluß D des MOSFET T1 an den Source-Anschluß S des Junction-FET T2 angeschlossen ist. Die Gate-Elektrode G des MOSFET T1, der in dem Leistungsschalter als Schaltelement dient, ist an die Steuerklemme SK des Lei­ stungsschalters angeschlossen.

Der als Junction-FET ausgebildete Begrenzungstransistor T2 dient zur Begrenzung einer über der Laststrecke D-S des MOSFET T1 abfallenden Spannung, wenn dieser sperrt. Dazu sperrt der Junction-FET T2, wenn das Drain-Potential des MOSFET T1 einen bestimmten Wert übersteigt.

Um den Begrenzungstransistor T2 anzusteuern ist in dem Aus­ führungsbeispiel ein als p-leitender Junction-FET ausgebilde­ ter Hilfstransistor T3 vorgesehen mit einer zwischen einer Source-Elektrode S und einer Drain-Elektrode D verlaufenden Laststrecke, die zwischen die Gate-Elektrode G des Begren­ zungstransistors T2 und einen Bezugsknoten geschaltet. Der Bezugsknoten ist in dem Ausführungsbeispiel durch die zweite Ausgangsklemme AK2 gebildet, an die auch der Source-Anschluß 5 des MOSFET T1 angeschlossen ist. Die Gate-Elektrode G des Hilfstransistors T3 ist an den der Source-Elektrode S des Be­ grenzungstransistors T2 und der Drain-Elektrode D des MOSFET T1 gemeinsamen Knoten angeschlossen. Die Gate-Elektrode G des Begrenzungstransistors T2 bzw. die Source-Elektrode S des Hilfstransistors T3 ist über eine erste Zenerdiode Z1 an die erste Anschlußklemme AK1 angeschlossen. Zur Begrenzung des Gate-Potentials des Begrenzungstransistors T2 ist eine weite­ re Zenerdiode Z3 parallel zur Laststrecke des ersten Hilfstransistors T3 geschaltet.

Zur Veranschaulichung der Funktion des Leitungsschalters ist dieser in dem Ausführungsbeispiel nach Fig. 1 mittels der Anschlußklemmen AK1, AK2 zwischen ein Bezugspotential M und eine Anschlußklemme einer Last L geschaltet. Die Last L ist mittels einer weiteren Anschlußklemme an ein Versorgungspo­ tential V+ angeschlossen.

Liegt an der Steuerklemme SK des Leistungsschalters, und da­ mit an der Gate-Elektrode G, des MOSFET T1 ein gegenüber dem Bezugspotential M positives Potential an, das ausreicht den MOSFET T1 leitend zu machen, leiten der Begrenzungstransistor T2, der als selbstleitender Transistor bei einer Gate-Source- Spannung von Null maximal leitet und dessen Leitfähigkeit zu negativen Gate-Source-Spannungswerten hin abnimmt, und der p­ leitende Hilfstransistor T3, dessen Leitfähigkeit zu positi­ ven Gate-Source-Spannungswerten hin abnimmt. Der Leistungs­ schalter ist "geschlossen". Annäherungsweise die gesamte Ver­ sorgungsspannung fällt dann über der Last L ab, wenn die Last L groß gegenüber der Summe der Laststreckenwiderstände des MOSFET T1 und des Begrenzungstransistors T2 ist.

Wird der MOSFET T1 durch Reduzieren des Potentials an der Steuerklemme SK gesperrt, steigt das Potential an dessen Drain-Elektrode D und an der Source-Elektrode 5 des Begren­ zungstransistors T2 bzw. der Gate-Elektrode G des Hilfstran­ sistors T3 an. Der Hilfstransistor T3 beginnt zu sperren, wo­ durch das Gate-Potential des Begrenzungstransistors T2 an­ steigt und dieser leitend bleibt. Das Gate-Potential des Be­ grenzungstransistors T2 bzw. die Spannung über der Laststrecke des Hilfstransistors T3 steigt so weit an, bis die Durch­ bruchspannung der weiteren Zenerdiode Z3 erreicht ist und da­ durch ein weiterer Potentialanstieg verhindert wird. Mit ei­ nem weiteren Anstieg des Potentials an seiner Source- Elektrode S beginnt der Begrenzungstransistor T2 zu sperren. Erreicht die Gate-Source-Spannung des Begrenzungstransistors T2 den Wert der Sperrspannung, sperrt dieser vollständig und verhindert so einen weiteren Spannungsanstieg über der Last­ strecke des MOSFET T1. Die Differenz der zwischen den An­ schlußklemmen AK1, AK2 anliegenden Spannung und der über der Laststrecke des MOSFET T1 abfallenden Spannung wird von dem Begrenzungstransistor T2 übernommen, der entsprechend dimen­ sioniert ist.

Fig. 2 zeigt ein weiteres Ausführungsbeispiel eines erfin­ dungsgemäßen Leistungsschalters. Diese Ausführungsform unter­ scheidet sich von der in Fig. 1 dargestellten dadurch, daß weitere Begrenzungstransistoren T4, T6 in Reihe zu dem Be­ grenzungstransistor T2 geschaltet sind. Zur Einstellung der Gate-Potentiale der zweiten und dritten Begrenzungstransisto­ ren T4, T6 sind ein zweiter und dritter Hilfstransistor T5, T7 vorgesehen, wobei die Laststrecke des zweiten Hilfstransi­ stors T5 zwischen den Gate-Elektroden G des ersten Begren­ zungstransistors T2 und des zweiten Begrenzungstransistors T4 verschaltet ist und wobei die Laststrecke des dritten Hilfstransistors T7 zwischen den Gate-Elektroden G des zwei­ ten Begrenzungstransistors T4 und des dritten Begren­ zungstransistors T6 verschaltet ist. Parallel zu den Last­ strecken des zweiten und dritten Hilfstransistors T5, T7 sind jeweils weitere Zenerdioden Z5, Z7 geschaltet. Die Source- Elektrode des Hilfstransistors T7 ist über die erste Zener­ diode Z1 an die erste Anschlußklemme AK1 angeschlossen.

Die Kaskadierung weiterer Begrenzungstransistoren T4, T6 und weiterer Hilfstransistoren T5, T7 erhöht die Spannungsfestig­ keit des Leistungsschalters. Sperrt in dem Ausführungsbei­ spiel nach Fig. 2 der MOSFET T1, steigt das Gate-Potential des Begrenzungstransistors T2 so weit an, bis die Durchbruch­ spannung der Zenerdiode Z3 erreicht ist. Das Source-Potential des Begrenzungstransistors T2 steigt dann noch so weit an, bis die Gate-Source-Sperrspannung erreicht ist und der Be­ grenzungstransistor T2 sperrt. Dadurch steigt die Spannung über der Laststrecke des Begrenzungstransistors T2 bzw. das Source-Potential des dazu in Reihe geschalteten zweiten Be­ grenzungstransistors T4 an. Der zugehörige Hilfstransistor T5 beginnt zu sperren und läßt das Gate-Potential des zweiten Hilfstransistors T5 ansteigen, bis die Durchbruchspannung der parallel geschalteten Zenerdiode Z5 erreicht ist. Das Source- Potential des zweiten Begrenzungstransistors T4 steigt dann noch so weit an, bis dessen Sperrspannung erreicht ist und der Begrenzungstransistor T4 sperrt und dadurch einen weite­ ren Spannungsanstieg über der Laststrecke des Begren­ zungstransistors T2 verhindert. Sperrt der zweite Begren­ zungstransistor T4 steigt das Source-Potential des dritten Begrenzungstransistors T6 und über den dritten Hilfstransi­ stor T7 dessen Gate-Potential an, bis die Durchbruchspannung der Zenerdiode Z7 erreicht ist und der dritte Begren­ zungstransistor T6 nach einem weiteren Anstieg des Source- Potentials sperrt und damit einen weiteren Anstieg der Last­ streckenspannung des zweiten Begrenzungstransistors T4 ver­ hindert. Die Differenz der Spannung zwischen einer Versor­ gungsspannung V+ und der bereits über den Laststrecken des MOSFET T1 und der Begrenzungstransistoren T2, T4 abfallenden Spannung wird von dem dritten Begrenzungstransistor übernom­ men. Die Begrenzungstransistoren T2, T4, T6 sperren ausgehend von dem ersten Begrenzungstransistor T2 nacheinander, wobei auch einige der Begrenzungstransistoren leitend bleiben kön­ nen, wenn die zwischen den Anschlußklemmen AK1, AK2 anliegen­ de Spannung bereits durch die anderen Begrenzungstransistoren übernommen wird. Die Anzahl der in Reihe zu schaltenden Be­ grenzungstransistoren T2, T4, T6 kann abhängig von der zu schaltenden Spannung gewählt werden. Es können beliebig viele Begrenzungstransistoren T2, T4, T6 in Reihe geschaltet wer­ den, die durch entsprechend verschaltete Hilfstransistoren T3, T5, T7 ansteuerbar sind.

Der erfindungsgemäße Leistungsschalter wurde in den Fig. 1 und 2 unter Verwendung von n-leitenden Transistoren als Be­ grenzungstransistoren und p-leitenden Transistoren als Hilfstransistoren beschrieben. Selbstverständlich können auch p-leitende Transistoren als Begrenzungstransistoren und n- leitende Transistoren als Hilfstransistoren verwendet werden, wobei dann die Polungen der Zenerdioden zu vertauschen sind.

Fig. 3 zeigt einen Querschnitt durch einen Ausschnitt eines Halbleiterkörpers 10, in dem ein erfindungsgemäßer Leistungs­ schalter integriert ist. Der Halbleiterkörper 10 weist ein Substrat 12 auf, welches in dem Ausführungsbeispiel n-leitend ist. In das Substrat sind von einer Seite des Halbleiterkör­ pers eine oder mehrere stark p-dotierte Wannen 14, 15 einge­ bracht, in denen wiederum stark n-dotierte Wannen 16, 17 ge­ bildet sind. Die p-dotierten Wannen 14, 15 mit den n- dotierten Wannen sind jeweils Teil von Zellen eines in dem Halbleiterkörper 10 gebildeten MOSFET T1. Die stark n­ dotierten Wannen 16, 17 stellen die Source-Bereiche des MOSFET T1 dar, die über einen Metallisierung oder ein Polysi­ lizium von außen kontaktierbar sind und die erste Anschluß­ klemme AK1 des Leistungsschalters bilden. Von dem Halbleiter­ körper 10 durch eine Isolationsschicht getrennt sind Gate- Elektroden 18, 19 angeordnet, die in horizontaler Richtung jeweils von den stark n-dotierten Wannen 16, 17 bis zum n- dotierten Substrat 12 reichen und die zu einem Gate-Anschluß G zusammengeschlossen sind. Der die p-dotierten Wannen 14, 15 umgebende Bereich des Substrats 12 bildet den Drain-Bereich des MOSFET T1.

Das Substrat 12 ist in einem Bereich 20, der der Oberfläche gegenüberliegt, an der der MOSFET T1 gebildet ist, stark n- dotiert. Dieser Bereich bildet die erste Anschlußklemme AK1 des Leistungsschalters.

Zwischen den Zellen des MOSFET T1 und dem Bereich 20 sind in dem dargestellten Beispiel in vertikaler Richtung aufeinan­ derfolgend stark p-dotierte Gebiete 32, 34, 36 angeordnet, wobei jeweils benachbarte Gebiete 32, 34; 34, 36 und das Ge­ biet 32 und die p-dotierte Wanne 14 durch schwach p-dotierte Bahnen 33, 35, 37 miteinander verbunden sind. In horizontaler Richtung beabstandet zu den p-dotierten Gebieten 32, 34, 36 sind stark n-dotierte Gebiete 42, 44, 46 angeordnet, die in vertikaler Richtung jeweils benachbart zueinander angeordnet sind. Eine entsprechende Struktur befindet sich über der Wan­ ne 15, wobei diese Struktur nur noch ausschnittsweise und oh­ ne Bezugszeichen dargestellt ist. Vorzugsweise sind eine Vielzahl derartiger Strukturen in dem Halbleiterkörper 10 ge­ bildet.

Die Herstellung einer solchen Struktur kann z. B. durch mehr­ lagige Epitaxieabscheidung mit Ionenimplantation auf den Zwi­ schenoberflächen und Ausdiffusion aus den implantierten Be­ reichen erfolgen. Die stark p-dotierten Gebiete 32, 34, 36, die stark n-dotierten Gebiete 42, 44, 46 und die p-dotierten Bahnen 33, 35, 37 können diffundierte Zonen sein mit un­ gleichmäßiger Dotierung. Auch das Substrat 12 muß nicht gleichmäßig dotiert sein.

Die p-dotierten Gebiete 32, 34, 36 und die n-dotierten Gebie­ te 42, 44, 46 bilden Begrenzungstransistoren T2, T4, T6 und Hilfstransistoren T3, T5, T7 mit parallelen Zenerdioden Z3, Z5, Z7 in der in Fig. 2 dargestellten Verschaltung. Zum bes­ seren Verständnis sind die Schaltsymbole der Begrenzungstran­ sistoren T2, T4, T6, der Hilfstransistoren T3, T5, T7 und der Zenerdioden Z3, Z5, Z7 mit den entsprechenden Bezugszeichen in Fig. 3 gestrichelt eingezeichnet. Wie in Fig. 3 darge­ stellt ist, stellen die stark p-dotierten Gebiete 32, 34, 36 die Drain- bzw. Source-Bereiche der Hilfstransistoren T3, T5, T7, die Gate-Bereiche der Begrenzungstransistoren T3, T5, T7 und die Anoden- bzw. Kathodenbereiche der Zenerdioden Z3, Z5, Z7 dar. Weiterhin bildet die stark n-dotierte Wanne 14 den Drain-Bereich des Hilfstransistors T3.

Die stark n-dotierten Bereiche 42, 44, 46 bilden die Drain- bzw. Source-Bereiche der Begrenzungstransistoren T2, T4, T6 und die Gate-Bereiche der Begrenzungstransistoren T3, T5, T7.

Wird zum "Schließen" des Schalters eine positive Spannung zwischen die Gate-Elektrode G und die Source-Elektrode S des MOSFET T1 angelegt, bildet sich in den stark p-dotierten Wan­ nen 14, 15 ein Leitungsbereich aus und bei Anlegen einer Spannung zwischen der ersten und zweiten Anschlußklemme AK1, AK2 fließt ein Strom von der ersten Anschlußklemme AK1 über den Bereich 20, das Substrat 12, die p-dotierte Wanne 14 und die n-dotierte Wanne 16 an die zweite Anschlußklemme AK2.

Sperrt der MOSFET T1, beispielsweise durch Kurzschließen der Gate- und Source-Elektroden G, S bei anliegender Spannung zwischen den Anschlußklemmen AK1, AK2, beginnt sich in dem Substrat 12 ausgehend von dem MOSFET T1 eine Raumladungszone aufzubauen. Erreicht die Raumladungszone nacheinander die p- dotierten Gebiete 32, 34, 36 stellen sich dort positive Po­ tentiale ein, wodurch Ladungsträger um die p-dotierten Gebie­ te 32, 34, 36 gebunden werden und insbesondere kein Stromfluß mehr zwischen den stark n-dotierten Bereichen 42, 44, 46 stattfinden kann. Der Leistungsschalter sperrt.

Bezugszeichenliste

10

Halbleiterkörper

12

Substrat

14

,

15

p-dotierte Wannen

16

,

17

n-dotierte Wannen

18

,

19

Gate-Elektroden

32

,

34

,

36

p-dotierte Gebiete

42

,

44

,

46

n-dotierte Gebiete
AK1 erste Anschlußklemme
AK2 zweite Anschlußklemme
D Drain-Elektrode
G Gate-Elektrode
S Source-Elektrode
T1 erster Transistor
T2 erster Begrenzungstransistor
T3 erster Hilfstransistor
T4 zweiter Begrenzungstransistor
T5 zweiter Hilfstransistor
T6 dritter Begrenzungstransistor
T7 dritter Hilfstransistor
V+ Versorgungsspannung
Z1 erste Zenerdiode
Z3, Z5, Z7 Zenerdioden
SK Steueranschluß

Claims (11)

1. Leistungsschalter, der folgende Merkmale aufweist:

• - einen ersten Transistor (T1) mit einer Laststrecke (D-S) und einer Steuerelektrode (G),
• - einen ersten Begrenzungstransistor (T2) zur Begrenzung ei­ ner über der Laststrecke des ersten Transistors (T1) abfal­ lenden Spannung mit einer Laststrecke (D-S), die in Reihe zur Laststrecke des ersten Transistors (T1) geschaltet ist, und mit einer Steuerelektrode (G),

gekennzeichnet durch einen ersten Hilfstransistor (T3) mit einer Laststrecke, die zwischen der Steuerelektrode (G) des Begrenzungstransistors (T2) und einem Bezugsknoten (AK2) angeschlossen ist, und mit einer Steuerelektrode (G), die zwischen dem ersten Transistor (T1) und dem Begrenzungstransistor (T2) angeschlossen ist.

2. Leistungsschalter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß er wenigstens einen weiteren Begrenzungstransistor (T4) auf­ weist mit einer in Reihe zur Laststrecke (D-S) des ersten Be­ grenzungstransistors (T2) geschalteten Laststrecke (D-S) und daß er wenigstens einen weiteren Hilfstransistor (T5) auf­ weist mit einer zwischen die Steuerelektrode (G) des ersten Begrenzungstransistors (T2) und die Steuerelektrode (G) des weiteren Begrenzungstransistors (T4) geschalteten Laststrecke und mit einer zwischen den Laststrecken (D-S) der Begren­ zungstransistoren (T2, T4) angeschlossenen Steuerelektrode (G).

3. Leistungsschalter nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der dem ersten Begrenzungstransistor (T2) abgewandte Last­ streckenanschluß des ersten Transistors (T1) an den Bezugs­ knoten (AK2) angeschlossen.

4. Leistungsschalter nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Steuerelektrode (G) des ersten Transistors (T1) an einen Steueranschluß (SK) des Leistungsschalters angeschlossen ist.

5. Leistungsschalter nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß eine erste Zenerdiode (Z1) zwischen die Source-Elektrode (5) eines Begrenzungstransistors (T2; T6) und dessen Gate- Elektrode (G) geschaltet ist.

6. Leistungsschalter nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß den Laststrecken der Hilfstransistoren (T3, T5, T7) Zener­ dioden (Z3, Z5, Z7) parallel geschaltet sind.

7. Leistungsschalter nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der erste Transistor (T1) ein MOSFET eines ersten Leitungs­ typs (n) und die Begrenzungstransistoren (T2, T4, T6) selbst­ leitende Feldeffekttransistoren des ersten Leitungstyps sind und daß die Hilfstransistoren (T3, T5, T7) selbstleitende Feldeffekttransistoren eines zweiten Leitungstyps sind.

8. Leistungsschalter nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der erste Transistor (T1), der wenigstens eine Begren­ zungstransistor (T2, T4, T6) und der wenigstens eine Hilfstransistor (T3, T5, T7) in einem Halbleiterkörper inte­ griert sind.

9. Halbleiterkörper, der einen Leistungsschalter mit einer in vertikaler Richtung durch den Halbleiterkörper verlaufenden Laststrecke und folgende weitere Merkmale aufweist:

• - ein Substrat (12), das mit Ladungsträgern eines ersten Lei­ tungstyps dotiert ist,
• - wenigstens eine Wanne (14, 15) die mit Ladungsträgern eines zweiten Leitungstyps ist, in der ein MOSFET T1 gebildet ist.
• - wenigstens ein in dem Substrat beabstandet zu der Wanne (14, 15) angeordnetes, stark mit Ladungsträgern des ersten Leitungstyps dotiertes erstes Gebiet (32, 34, 36),
• - wenigstens ein horizontal beabstandet zu dem ersten Gebiet angeordnetes zweites Gebiet (42, 44, 46), das mit Ladungsträ­ gern eines zweiten Leitungstyps stark dotiert ist.

10. Halbleiterkörper nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß weitere erste Gebiete (34, 36) in vertikaler Richtung zuein­ ander beabstandet in dem Halbleiterkörper (10) angeordnet sind und daß weitere zweite Gebiete in vertikaler Richtung zueinander beabstandet in dem Halbleiterkörper (10) angeord­ net sind.

11. Halbleiterkörper nach einem der Ansprüche 9 oder 10, dadurch gekennzeichnet, daß jeweils benachbarte zweite Gebiete durch Leitungsbahnen (33, 35, 37) verbunden sind, die durch Dotierung mit Ladungsträ­ gern des zweiten Leitungstyps gebildet sind, und daß die Wan­ ne (14, 15) durch eine Leitungsbahn (33) mit einem zweiten Gebiet (32) verbunden ist.