DE2304710A1

DE2304710A1 - Halbleitervorrichtung

Info

Publication number: DE2304710A1
Application number: DE19732304710
Authority: DE
Inventors: Tatsuya Enomoto; Hiroshi Morita
Original assignee: Mitsubishi Electric Corp
Current assignee: Mitsubishi Electric Corp
Priority date: 1972-01-31
Filing date: 1973-01-31
Publication date: 1973-08-09
Also published as: JPS4881485A; NL158324B; FR2170022A1; FR2170022B1; NL7301309A; JPS5132511B2; GB1419542A; CH552285A; CA999654A; IT977703B; DE2304710B2

Description

23 118 p/wa

Mitsubishi Denk! Kabushlki Kaisha
Tokyo / Japan

Halbleitervorrichtung

Die Erfindung bezieht siGh auf eine Halbleitervorrichtung mit einem gegen Überspannungen zu schützenden Feldeffekttransistor mit isolierter Steuerelektrode (IGFET),einem
elektrisch zwischen eine Eingangsklemme und die Steuerelektrode des geschützten IGFET geschalteten Widerstand und
einem schützenden IGFET, dessen Senkenelektrode und dessen Quellenelektrode elektrisch mit der Steuerelektrode bzw. der Quellenelektrode des geschützten IGFET verbunden ist. Die

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Erfindung betrifft insbesondere Verbesserungen einer Schutzvorrichtung zum Schützen eines IGFET gegen Überspannungen.

Um die elektrischen Betriebseigenschaften, wie Schwellwertspannung, Spannungsverstärkung usw. eines Feldeffekttransistors mit isolierter Steuerelektrode (im folgenden IGFET genannt) zu verbessern, ist es wünschenswert, die Dicke des unter der Steuerelektrode des IGFET angeordneten Isolierfilms zu verringern..Ein solcher Film kann "isolierfilm für die Steuerelektrode" genannt werden. Eine Verringerung der Dicke des Isolierfilms für die Steuerelektrode bewirkt eine Verringerung deren dielektrischen Festigkeit, bis nur noch eine relativ geringe Spannung an den Isolierfilm angelegt werden kann, bis dieser ständig durchschlägt. Wenn der Isolierfilm für die Steuerelektrode beispielsweise,wie am häufigsten verwendet, ein Siliziumoxidfilm ist, wird der Film mit einer Dicke von etwa 1000 8 mit einer Spannung in der Grössenordnung von 100 V ständig durchgeschlagen werden. Der Schutz des Isolierfilms für die Steuerelektrode in einem IGFET gegen solche ständig« Durchschläge konnte bisher erreicht werden durch eine Schutzeinrichtung mit einem schützenden IGFET und einem Widerstand, welche mit dem zu schützenden IGFET verbunden waren. Der schützen-• de IGFET hatte einen Isolierfilm für die Steuerelektrode mit genügender Dicke, um eine Schwellwertspannung grosser als die des geschützten IGFET, aber geringer als die Durchschlagsspannung eines Isolierfilms für die Steuerelektrode in dem geschützten IGFET zu haben. Diese Massnahme führte zu einer verringerten Schutzwirkung. Wenn versucht wurde> die Dicke des Isolierfilms für die Steuerelektrode in dem schützenden IGFET zur Vergrösserung der Schutzwirkung zu verringern, dann war die Dicke des Films auf einen bestimmten Grenzwert begrenzt, weil der geschützte IGFET sonst im normalen Betrieb behindert wurde, oder weil der schützende IGFET selbst durchschlug.

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Dementsprechend ist es das Ziel der Erfindung, die Nachteile bekannter Vorrichtungen, wie oben beschrieben, durch Schaffung einer Halbleitervorrichtung mit einer verbesserten Schutzeinrichtung zu überwinden, welche einen IGFET zufriedenstellend und zuverlässig gegen Überspannungen schützt, selbst xvenn der geschützte IGFET einen dünnen Isolierfilm für die Steuerelektrode aufweist.

Dieses Ziel.wird mit einer Halbleitervorrichtung der eingangs beschriebenen Art erfindungsgemäss dadurch erreicht, dass ein getrennter schützender IGFET mit einer Senkenelektrode, einer Quellenelektrode und einer Steuerelektrode und mit einer höheren Schwellwertspannung als der des ersten schützenden IGFET und Einrichtungen zum elektrischen Verbinden des zweiten schützenden IGFET mit sowohl der Eingangsklemme als auch dem ersten schützenden IGFET derart vorgesehen ist, dass der zweite schützende IGFET ansprechend .auf eine an die Eingangsklemme angelegte Spannung über seiner Schwellwertspannung leitend wird und eine Ausgangsspannung ergibt, und dass der erste schützende IGFET im Ansprechen auf die Ausgangsspannung von dem zweiten schützenden IGFET, welche seine Schwellwertspannung übersteigt, leitend wird.

In einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist der zweite schützende IGFET mit seiner Steuerelektrode elektrisch mit der Eingangsklemme, mit seiner Senkenelektrode elektrisch mit der Verbindung des ersten Widerstands mit der Steuerelektrode des geschützten IGFET und mit seiner Quellenelektrode elektrisch mit der Steuerelektrode des ersten schützenden IGFET sowie über einen weiteren Widerstand mit der Quellenelektrode dieses IGFET verbunden.

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Palls gewünscht, kann der zweite schützende IGFET mit seiner Steuerelektrode und seiner Senkenelektrode elektrisch mit der Seite des ersten Widerstands in der Nähe oder entfernt von der Eingangsklemme verbunden sein.

Weitere zweckmässige Ausführungsformen der Erfindung ergeben sich aus .den Ansprüchen.

Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in der Zeichnung dargestellt und werden zur ausführlicheren Erläuterung der Erfindung im folgenden näher beschrieben. Es zeigen

Fig. 1 ein schematisches Schaltbild einer bekannten Schutzvorrichtung für einen IGFET,

Fig. 2 ein schematisches Schaltbild einer erfindungsgemässen Schutzvorrichtung für einen IGFET,

Fig. 3 bis 5 Teilschaltbilder verschiedener Modifikationen der Erfindung, und

Fig, 6 ein Diagramm zur Darstellung der Spannungseigenschaften Eingangsspannung/Ausgangsspannung der erfindungsgemässen Vorrichtung verglichen'mit der bekannten Vorrichtung.

In Fig. 1 ist eine Halbleiterschutzvorrichtung zum Schützen eines Feldeffekttransistors mit isolierter Steuerelektrode (IGFET) gegen Überspannungen entsprechend dem Stand ■ der Technik gezeigt. Die dargestellte Anordnung besteht aus einem zu schützenden IGFET 10, dessen Steuerelektrode über einen schützenden Widerstand 12 mit einer Eingangsklemme 14 verbunden ist, und aus einem schützenden IGFET

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16, dessen Senkenelektrode mit der Verbindung 18 des Widerstands 12 und der Steuerelektrode des zu schützenden IGFET 10 und dessen Quellenelektrode mit der Quellenelektrode des IGPET 10 über einen geerdeten Verbindungspunkt 20 verbunden ist. Der schützende IGPET 16 hat eine Steuerelektrode, welche mit der Eingangsklemme lh ver bunden ist. Der schützende IGPET 16 ist so ausgewählt, dass er eine Schwellwertspannung grosser als die des geschützten IGFET 10, jedoch kleiner als die Durchschlagspannung eines in dem IGPET 10 die Steuerelektrode isolierenden nichtgezeigten Films hat. Diese Massnahme verhindert, dass der schützende IGFET 16 im Arbeitsbereich des geschützten IGPET 10 über die Quellen- und Senkenelektrode leitend wird und stellt ein normales Arbeiten des IGPET 10 sicher.

In dem dargestellten Beispiel ist der Widerstand 12 vorzugsweise ausgebildet durch Diffundieren eines ge» eigneten, eine Polarität verleihenden Störstoffes in das Halbleitersubstrat, auf welchem die Transistoren ausgebildet sind.

Wenn andererseits eine Überspannung grosser als die Durchschlagspannung des die Steuerelektrode isolierenden Films in dem geschützten IGPET 10 an die Eingangsklemme 14 angelegt wird, so wird der schützende IGFET 16 über seine Quellen- und Senkenelektrode elektrisch leitend. Dann hat eine Spannung an der Verbindung 18 oder eine Eingangsspannung für die Steuerelektrode des geschützten IGFET 20 einen Wert, wie er durch das Verhältnis zwischen einem dynamischen Widerstandswert, dargestellt durch den jetzt leitenden IGFET 16, und dem Widerstandswert des Diffusionswiderstands oder Widerstands 12 bestimmt ist. So wird dem geschützten IGPET 10 direkt eine Spannung als Eingangs-

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Spannung zugeführt, welche gegenüber der an die Eingangsklemme 14 angelegten Überspannung gedämpft oder verringert ist, was zu dem Schutz des gegen die Überspannung zu schützenden IGFET 10 führt.

Infolge seiner hohen Schwellwertspannung hat der schützende IGPET 16 jedoch allgemein einen wesentlich dickeren die

Steuerelektrode isolierenden Film als derjenige in dem geschützten IGFET 10, so dass der dynamische Widerstandswert, dargestellt durch den leitenden IGFET 16, grosser als der Widerstandswert des Widerstands 12 ist. Dies bedeutet, dass die Spannung an d er Verbindung 18 gegenüber der an die Eingangsklemme 14 angelegten Überspannung nicht viel gedämpft oder abgeschwächt ist. Das heisst, die Anordnung hat nur eine geringe Schutzwirkung.

Wenn der die Steuerelektrode des schützenden- IGFET 16 isolierende Film, in der Dicke verringert wird, um die Schwellwertspannung zu verringern, dann kann der eben beschriebene Nachteil vermieden werden. Wenn der die Steuerelektrode isolierende Film in der Dicke verringert wird, kann der geschützte IGFET 10 am normalen Betrieb gehindert werden. Alternativ kann der schützende IGFET 16 selbst durchschlagen. Die Dicke des die Steuerelektrode isolierenden Films in dem schützenden IGFET kann daher nicht unter einen bestimmten Grenzwert verringert werden.

Durch die vorliegende Erfindung werden die oben genannten Nachteile der in Fig. 1 gezeigten Anordnung durch die Verwendung einer Mehrzahl von schützenden IGFET beseitigt.

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In Fig. 2 ist eine Schaltung zum Schützen eines IGFET gegen Überspannungen entsprechend der Erfindung gezeigt. Wie in der Anordnung nach Fig. 1, weist ein zu schützender IGFET 10 eine Steuerelektrode auf, welche mit einer Eingangsklemme 14 über einen ersten, auf die gleiche Weise wie der in Fig. 1 gezeigte Widerstand 12 ausgebildeten, schützenden Widerstand 12 verbunden ist, und eine geerdete Quellenelektrode. Der geschützte IGFET ist ein aktiver IGFET und sein die Steuerelektrode isolierender Film ist genügend dünn, um die Schwellwertspannung gleich einem normalen, für allgemeine Zwecke geeigneten Wert zu machen, z.B. -5 V.

Um den IGFET 10 gegen eine seiner Steuerelektrode zugeführte Überspannung zu schützen, ist eine Schutzschaltung mit einem ersten schützenden IGFET 22 vorgesehen, dessen Senkenelektrode elektrisch mit der Steuerelektrode des geschützten IGFET 10 und daher mit der Verbindung 18 des ersten Widerstands mit dieser Steuerelektrode verbunden ist, dessen Quellenelektrode elektrisch mit Erde und daher mit der Quellenelektrode des geschützten IGFET 10 ver bunden ist, während dessen Steuerelektrode elektrisch mit der Quellenelektrode eines zweiten schützenden IGFET 24 über einen Verbindungspunkt 2β verbunden ist. Die Quellenelektrode des zweiten schützenden IGFET 24 ist elektrisch über einen zweiten Diffusionswiderstand oder Widerstand mit Erde verbunden. So sind die Quellen - .elektroden des ersten und des zweiten schützenden IGFET 22 und 24 über den zweiten Widerstand 28 elektrisch miteinander verbunden. Die Senkenelektrode des zweiten schützenden IGFET 24 ist mit der Verbindung 18 und seine Steuerelektrode ist mit der Eingangsklemme 14 elektrisch verbunden.

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In der Anordnung nach Fig. 2 ist es erforderlich, dass das Anlegen einer Spannung an die Steuerelektrode des zweiten schützenden IGFET 2j5 oder an die Eingangsklemme 14 nicht bewirkt, dass der zweite schützende IGFET 24 über seine Senken- und Quellenelektrode leitend wird, solange die Spannung kleiner als eine für den geschützten IGFET zulässige Spannung für dessen normalen Betrieb ist. Das heisst, unter diesen Umständen sollte der zweite IGFET ein sogenannter Feldtransistor sein. Aus diesem Grunde kann der zweite schützende IGFET 24 einen nichtgezeigten, die Steuerelektrode isolierenden Film haben, welcher genügend dick ist, um eine zugehörige Schwel lwertspannung wssentlich höher als die oben erwähnte zulässige Spannung für den geschützten IGFET 10 zu machen. Zum Beispiel kann die Schwellwertspannung -O5 V sein. Mit der oben angegebenen Schwellwertspannung wird angenommen, dass eine der Eingangsklemme 14 zugeführte Spannung geringer als die Schwellwertspannung für den zweiten schützenden IGFET 24 ist. Unter der angenommenen Bedingung bleibt der zweite schützende IGFET 24 nichtleitend, so dass der Verbindungspunkt 26 Erdpotential hat. So wird die der Eingangsklemme 1-4 zugeführte Spannung auf die Steuerelektrode des geschützten IGFET 10 übertragen, während die Spannung im wesentlichen unverändert ist. Dies führt zu einem normalen Betrieb des geschützten IGFET 10.

Es wird jetzt angenommen, dass eine die für den geschützten IGFET 10 zulässige Spannung übersteigende Überspannung ■ an die Eingangsklemme 14 angelegt wird, so dass die Überspannung die Schwellwertspannung des zweiten schützenden IGFET 24 übersteigt. Unter der angenommenen Bedingung wird der zweite schützende IGFET 24 leitend und ergibt eine

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Ausgai gsspannung oder ein Potential an der Quellenelektrode oder dem Verbindungspunkt 26, wie es durch das Verhältnis des Widerstandswertes des zweiten Widerstands zu der Summe des Widerstandswertes des ersten Widerstands 12 und eines dynamischen Widerstandswertes,dargestellt durch den jetzt leitenden IGPET 24, bestimmt ist. Mit anderen Worten wird das Potential an dem Verbindungspunkt höher als das vor dem leitend Werden des IGFET 24 dort auftretende Erdpotential. Zu gleicher Zeit hat die Verbindung 18 ein Potential oder eine Spannung, wie es durch ein Verhältnis der Summe des dynamischen Widerstandswertes, dargestellt durch den leitenden IGPET 24, und des Widerstandswertes des zweiten Widerstands 28 zu dem Widerstandswert des ersten Widerstands 12 bestimmt ist. Die Spannung an der Verbindung 18 ist daher kleiner als die der Eingangsklemme 14 zugeführte Überspannung.

Für den Fall, dass die Spannung an dem Verbindungspunkt 26 geringer ist. als die Schwe11wertspannung für den ersten schützenden IGFET 22, bleibt dieser nicht-leitend und ermöglicht es, dass die verringerte Spannung an der Verbindung 18 der Steuerelektrode des geschützten IGPET 10 zugeführt wird. Wenn im Gegensatz hierzu die Spannung an dem Verbindungspunkt 26 die Schwellwertspannung für den ersten schützenden IGPET 22 infolge einer weiteren Zunahme der an die Eingangsklemme 14 angelegten Spannung oder weil deren Wert bereits zu Anfang genügend gross ist, übersteigt, wird der erste schützende IGPET 22 in seinen leitenden Zustand gebracht. Wenn der erste schützende IGFET 22 in seinem leitenden Zustand ist, hat die Verbindung 18 ein Potential oder eine Spannung wie grundsätzlich bestimmt durch ein Verhältnis eines dynamischen Widerstandswertes, dargestellt durch den jetzt leitenden IGPET 22, zu dem Widerstandswert des ersten Widerstands 12. Dieses Potential wird als Eingangsspannung der Steuer-

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elektrode des geschützten IGFET 10 zugeführt. Es ist zu bemerken, dass der erste schützende IGPET 22 so ausgelegt ist, dass er im leitenden Zustand einen geringen dynamischen Widerstandswert darstellt, um das Potential an der Verbindung 18 stark zu verringern, wodurch die Schutzwirkung gross wird.

Es wird angenommen, class der erste Diffusionswiderstand oder Widerstand 12 ei„en Widerstandswert von 2 kil und der zweite Diffusionswiderstand oder Widerstand 28 einen· Widerstandswert von 20 kil hat. Es wird weiter angenommen, dass der erste schützende IGFET 22 eine Schwellwertspan-

p nung von -j5 V und eine Verstärkung ß von 200 λιΑ pro V hat, während der zweite schützende IGFET 24 eine Schwellwertspannung von -35 V und eine Verstärkung ß von 1/UA

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pro V hat. Unter der angenommenen Bedingung führt eine der Eingangsklemme 14 zugeführte Eingangsspannung V. zu einer der Steuerelektrode des geschützten IGFET 10 zugeführten Ausgangsspannung V^, wie es mit einer gestrichelten Linie B in Fig. β gezeigt ist, wo die Eingangsspannung V. in V in Ordinatenrichtung über der Ausgangsspannung V _t in V in Abszissenrichtung aufgetragen ist. In Fig. 6 stellt eine durchgezogene Linie A eine übliche Schutzvorrichtung wie in Fig. 1 gezeigt dar und zeigt, dass die Ausgai gsspannung V_QUt in Bezug auf die der Eingangsklemme 14 zugeführten Eingangsspannung V. nicht sehr gedämpft oder abgeschwächt ist. Das heisst, die Schutzwirkung für den geschützten IGFET gegen Überspannungen ist gering. Wenn man z.B. annimmt, dass der geschützte IGFET eine Durchschlagspannung der Steuerelektrode von 100 V hat, wie es durch eine horizontale Linie C in Fig. 6 gezeigt ist, schützt die übliche Schutzvorrichtung nur für Eingangsspannungen bis zu 105 V. So wird der geschützte IGFET dauernd durch-

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schlagen, wenn eine Überspannung über dem genannten Wert der Eingangsklemme 14 zugeführt wird.

Andererseits beschreibt die gestrichelte Linie B in Fig. 6, welche für die Anordnung in Fig. 2 gilt, dass die Ausgangsspannung V . erst proportional der Eingangsspannung V. wie bei der bekannten Anordnung zunimmt, bis sie einen Maximalwert unter 100 V, was der angenommene Wert für die Durchschlagspannung der Steuerelektrode ist, bei einer Eingangsspannung etwas geringer als 100 V erreicht. Hierauf nimmt die Ausgangsspannung mit einer Zunahme der Eingangsspannung ab. Mit anderen Worten hat dieAnordnung nach Fig. 2 dieWirkung, dass sie den geschützten IGFET 10 zufriedenstellend gegen der Eingangsklemme 14 zugeführte übermässig hohe Spannungen schützt.

Die Fig. 3> 4 und 5» in welchen gleiche Bezugsseichen gleiche oder ähnliche Teile wie in Fig. 2 bezeichnen, zeigen verschiedene Modifikationen der Erfindung. In Fig. 3 ist der erste Diffusionswiderstand oder Widerstand 12 zwischen die Senkenelektrode des in Fig. 3 nicht gezeigten ersten schützenden IGFET 22 geschaltet. Das heisst, die Steuer- und Senkenelektrode des zweiten schützenden IGFET 24 sind mit der elektrischen Verbindung zwischen der Eingangsklemme 14 und dem ersten Widerstand 12 verbunden. In Fig. 4 ist der erste Widerstand 12 zwischen die Eingangsklemme 14 und die Steuerlektrode des zweiten schützenden IGFET 22 geschaltet. Mit anderen Worten sind die Steuer- und Senkenelektrode des zweiten schützenden IGFET 24 mit einer elektrischen Verbindung verbunden, welche den ersten Widerstand 12 mit der Steuerelektrode des in Fig. 4 nicht gezeigten geschützten IGFET 10 verbindet.

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Aus den Fig. 3 und 4 ist leicht zu erkennen, dass der erste Widerstand 12 nur in eine elektrische Verbindung geschaltet werden muss, welche von der Eingangskiemme 14 zu der Senkenelektrode des ersten schützenden IGFET 22 führt. Daher können die Steuer- und die Senkenelektrode des zweiten schützenden IGFET 24 mit jedem gewünschten Punkt der elektrischen Verbindung zwischen der Eingangsklemme 14 und der Senkenelektrode des ersten schützenden IGFET 22 verbunden sein, insbesondere unabhängig von der Lage des ersten .Widerstands 12 relativ zu der Eingangsklemme 14 oder der Senkenelektrode des ersten schützenden IGFET 22. In einer Anordnung, wie sie in Fig. 5 gezeigt ist, ist ein getrennter oder schützender dritter IGFET 28a statt des zweiten Diffusionswiderstandes oder Widerstandes 28 in Fig. 2 vorgesehen und mit seiner Steuerelektrode 30 mit einer geeigneten Klemme einer zugehörigen elektrischen Spannungsquelle verbunden.

Die in Fig. J5, 4 und 5 gezeigten Anordnungen haben eine ausgezeichnete Schutzwirkung und Eigenschaften, welche im w esentlichen etwa der gestrichelten Linie B in Fig. 6 entsprechen.

Zusammengefasst wird nach der Erfindung ein erster schützend er IGFET verwendet, welcher sowohl eine geringe Sohwellwertspannung als auch einen derart geringen dynamischen Widerstandswert aufweist, dass ein Spannungsteilerverhältnis von dem dynamischen Widerstandswert, dargestellt durch diesen · IGFET in seinem leitenden Zustand_Jzu dem Widerstandswert eines mit der Eingangsklemme verbundenen Widerstands ge* nügend klein ist, um die einem geschützten IGFET zugeführte Spannung auf eine sehr geringe Höhe zu dämpfen oder zu verringern. Gleichzeitig ist der erste schützende IGFET, um

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eine Behinderung des normalen Betriebs des geschützten IGFET infolge eines unerwünschten Arbeitens des ersten schützenden IGFET zu verhindern, mit seinem Eingang mit einem zweiten schütz-enden IGFET verbunden, um hierdurch den ersten schützenden IGFET nur leitend werden zu lassen, wenn der zweite schütz-ende IGFET in seinem leitenden Zustand ist. Eine Vergrösserung der Dicke des die Steuerelektrode isolierenden Films in dem zweiten schützenden IGFET in einem ausreichenden Masse, um dessen Schwellwertspannung sehr hoch zu machen, stellt sicher, dass eine Behinderung des geschützten IGFET im normalen Betrieb infolge eines unerwürmhten Arte itens des ersten schützenden IGFET verhindert wird.

Wenn andererseits eine ankommende Überspannung den zweiten schützenden IGFET einmal in seinen leitenden Zustand gebracht hat, xvird der erste schützende IGFET leitend, wann immer die Spannung hierfür hoch genug ist. Dies ermöglicht es, dass dem geschützten IGFET nur eine Spannung zugeführt wird, welche, wie oben im Zusammenhang mit den Fig. 2 und β beschrieben, in ihrem Wert stark verringert worden ist.

Wie oben beschrieben, weist die Anordnung nach Fig. 1 einen einzigen schützenden IGFET auf, welcher die Doppelfunktion hat, das Ankommen einer Überspannung zu erfassen und die Spannung zu deren Dämpfung oder Verringerung zu teilen. Da das Erfassen des Ankommens einer Spannung im Widerspruch zu der Spannungsteilung steht, war es mit üblichen Vorrichtungen, wie in Fig. 1 gezeigt, unmöglich, die Doppelfunktion zufriedenstellend durchzuführen.

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Im Gegensatz hierzu ist nach der Erfindung ein erster schützender IGFET vorgesehen, welcher zum Teilen einer ankommenden Spannung dient, sowie ein zweiter schützend er IGFET, welcher prinzipiell zum Erfassen des Ankommens der Spannung dient. D_aher kann jeder der schützenden IGFET so ausgelegt werden, dass er nur die ihm zugeordnete^r Funktion ausführt, so dass die sich damit ergebende Vorrichtung zufriedenstellend und gleichzeitig beide Funktionen durchzuführen vermag.

Aus'dem obigen ist zu erkennen, dass, verglichen mit bekannten Vorrichtungen, das Ziel der Erfindung durch Hinzufügen eines schützenden IGFET erreicht worden ist, welcher elektrisch zwischen eine Eingangsklemme und eine Steuerelektrode eines zu schützenden IGFET geschaltet ist.

Während die Erfindung im Zusammenhang mit einigen bevorzugten Ausführungsformen dargestellt und beschrieben worden ist, versteht es sich, dass zahlreiche Änderungen und Modifikationen durchgeführt werden können, ohne vom' Gedanken und Bereich der Erfindung abzuweichen. Zum Beispiel können die durch einen Diffusionsvorgang mit . Störstoffen aufgebauten Diffusionswiderstände oder Widerstände 12 und 28 statt dessen mit jedem gewünschten Verfahren, z.B. durch Ausbilden von Flächenwiderständen auf dem zugehörigen isolierenden Film auf in der Technik bekannte Art ausgebildet werden.

Kurz umrissen weist nach der Erfindung ein erster schützender IGFET eine Seriken- und eine Quellenelektrode auf, welche mit der Steuer- bzw. der Quellenelektrode eines gegen Überspannung zu schützenden IGFET verbunden ist, dessen Steuerelektrode über einen Widerstand mit einer '^ klemme verbunden ist. Sin zweiter schützender IGFET mit

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einer höheren Schwellwertspannung als der des ersten schützenden IGPET x^eist eine Quellenelektrode auf, welche mit der Steuerelektrode des ersten schützenden IGFET und über einen weiteren Widerstand mit der Quellenelektrode des zu schützenden IGFET verbunden ist, während seine Steuer- und Senkenelektrode mit der Eingangsklemme gekoppelt ist. Der zweite schützende IGFET wird erst leitend, um die dem geschützten IGFET zugeführte Spannung zu verringern, und hierauf wird der zweite schützende IGFET leitend, um die zugeführte Spannung weiter zu verringern.

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Claims

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Patentansprüche

Halbleitervorrichtung mit einem gegen Überspannungen zu schützenden Feldeffekttransistor mit isolierter Steuerelektrode (IGPET), einem elektrisch zwischen eine Eingangsklemme und die Steuerelektrode des geschützten IGPET geschalteten Widerstand und einem schütz-enden IGPET, dessen Senkenelektrode und dessen Quellenelektrode elektrisch mit der Steuerelektrode bzw. der Quellenelektrode des geschützten IGFET verbunden ist, dadurch gekennzeichnet, dass ein getrennter schützender IGFET (24) mit einer Senkenelektrode, einer Quellenelektrode und einer Steuerelektrode und mit einer höheren Schwellwertspannung als der des ersten schützenden IGPET (22) und Einrichtungen zum elektrischen Verbinden des zweiten schützenden IGFET (24) mit sowohl der Eingangsklemme (14) als auch dem ersten schützenden IGPET (22) derart vorgesehen sind, dass der zweite schützende IGPET (24) ansprechend auf eine an die Eingangsklemme (14) angelegte Spannung über seiner Schwellwertspannung leitend wird und eine Ausgangsspannung ergibt, und dass der erste schützende IGPET (22) im Ansprechen auf die Ausgangsspannung von dem zweiten schützenden IGFET (24), welche seine Schwellwertspannung übersteigt, leitend wird.
2. Halbleitervorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der getrennte schützen-

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de IGPET (24)mit seiner Steuerelektrode elektrisch mit der Eingangsklemme (14), mit seiner Senkenelektrode elektrisch der Senkenelektrode des ersten IGPET (22) und mit seiner Quellenelektrode elektrisch mit der Steuerelektrode des ersten schützenden IGPET (22) sowie über einen weiteren Widerstand (28) elektrisch mit der Quellenelektrode des ersten schützenden IGPET (22) verbunden ist.
3. Halbleitervorrichtung nach Anspruch 1, dadurch g e kennzei c h η e t , dass der getrennte schützende IGPET (24) mit seiner Steuerelektrode und seiner Quellenelektrode elektrisch mit der Eingangsklemme. (14) und mit seiner Quellenelektrode elektrisch mit der Steuerelektrode des ersten schützenden IGFET (22) sowie über einen weiteren Widerstand (28) mit der Quellenelektrode des ersten schützenden IGPET(22) verbunden ist.
4. Halbleitervorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der getrennte schützende IGPET (24) mit seiner Steuerelektrode und seiner Senkenelektrode elektrisch mit einer den ersten Widerstand (12) mit der Senkenelektrode des ersten schützenden IGFET.(22) verbindende! elektrischen Verbindung und mit seiner Quellenelektrode elektrisch mit der Steuerelektrode des ersten schützenden IGPET (22) sowie über einen weiteren Widerstand (28) mit der Quellenelektrode des ersten schützenden IGFET (22) verbunden ist.
5. Halbleitervorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der getrennte schützen-

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de IGFET (24) mit seiner Steuerelektrode und seiner Senkenelektrode elektrisch mit einer den ersten Widerstand (12) mit der Senkenelektrode des ersten schützenden IGFST (22) verbindenden elektrischen Verbindung verbunden ist, und dass eine elektrische Spannungsquelle und ein dritter schützender IGFET (28a) vorgesehen ist, dessen Steuerelektrode elektrisch mit der elektrischen Spannungsquelle, dessen Senkenelektrode elektrisch mis der Quellenelektrode des zweiten schützenden IGFET (24) und dessen Quellenelektro-' • de elektrisch mit der Quellenelektrode des ersten schützenden IGFET (22) verbunden ist.
6. Halbleitervorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der getrennte schützende IGFET (24) mit seiner Steuerelektrode und' seiner Senkenelektrode elektrisch mit einer den ersten Widerstand (12) mit der Senkenelektrode des ersten schützenden IGFET (22) verbindenden Verbindung und mit seiner Quellenelektrode über einen weiteren Widerstand (28) elektrisch mit der Quellenelektrode des ersten schützenden IGFET (22) verbunden ist.

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