DE2431535C3

DE2431535C3 - Gate controlled PNPN switching arrangement

Info

Publication number: DE2431535C3
Application number: DE19742431535
Authority: DE
Inventors: Shinzi Fujisawa; Kusano Masaaki; Kawanami Mitsuru; Yokohama; Okuhara (Japan)
Original assignee: Hitachi Ltd
Current assignee: Hitachi Ltd
Priority date: 1973-07-02
Filing date: 1974-07-01
Publication date: 1977-03-31

Description

hung ^ !^SSSiil^H Λ¹ ^⁵ ** ^{einmal aus}g^clöst ^- Hi« ^sei angenommen, daß der hung ^! ^ SSSiil ^ H Λ ¹ ^ ⁵ ** ^clöst ^{once from} g ^ - Hi « ^let it be assumed that the

^Iröhren-^d,t^r SSS^ ΙΪ? ♦ v?*^ ^^{T ge}" ^Wid«stand 8 aus der Schaltanordnung von Fig. 2a ^Iröhren - ^d , t ^r SSS ^ ΙΪ? ♦ v? * ^ ^ ^{T ge} " ^Wid " stood 8 from the circuit arrangement of Fig. 2a

^JL⁽C Er Stΐ~" ^f¹ ^⁵^"- " ^dem entfernt ist. Wenn dann der Schalter 13 geöffnet und^ JL ⁽ C Er Stΐ ~ "^ f ¹ ^ ⁵ ^" - " ^{dem is} removed. If then the switch 13 is opened and

** ^PN! "ÄςΑ off "ι ^SO1 P' ** ^eraeut Peschlossen wird, verschwindet die Spannung** ^PN ! "ÄςΑ off" ι ^SO1 P '** ^again P is closed, the tension disappears

Gatter des PNPN-Schalters offen so daß ein fehler- 5 zwischen der Anode A und der Kathode K zunächstGate of the PNPN switch open so that a fault 5 between the anode A and the cathode K initially

haftes Zünden bei dieser Schaltanordnung infolge und nimmt danach sehr schnell den Spannungswertin this switching arrangement as a result of permanent ignition and then takes the voltage value very quickly

_deS Rate-Effekte auftritt bzw auftreten kann^ _der Batterie 12 an. Während dieses Schaltvorgangs _The rate effects occur or can occur ^ of _the battery 12. During this switching process

Vor der ausführlichen Erläuterung der Erfindung fließt im PNPN-Schalter 7 ein Schaltstrom bzw. I sei nun die pnnzipieUe Struktur eines PNPN-Schal- Übergangsstrom durch die Sperrschichtkapazitäten. I ters und einer üblichen gattergesteuerten PNPN- _l0 Der Schaltstrom spielt dieselbe Rolle wie der Gatter-Schaltanordnung die mit einer Einrichtung zum Ver- strom und bewirkt deshalb, daß der PNPN-Schalter 7 hindern von fehlerhaftem Zünden versehen ist, an- fälschlicherweise einschaltet, ohne daß ein Gatterhand der Fig. la, Ib und Ic sowie der Fig. 2a strom aus der Gattersteuereinrichtung 10 fließt. Die- und 2b besenneben. ses Phänomen heißt Geschwindigkeits- oder Rate-Before the detailed explanation of the invention flows in the PNPN switch 7, a switching current or I shall now be the pnnipieUe structure of a PNPN switching transition current through the junction capacitors. I ters and a conventional gate-controlled PNPN- _10. The switching current plays the same role as the gate switching arrangement with a device for converting current and therefore has the effect that the PNPN switch 7 is provided to prevent erroneous ignition, erroneously switches on without that a gate hand of Fig. La, Ib and Ic and Fig. 2a current flows from the gate control device 10. Die- and 2b besenneben. This phenomenon is called speed or rate

Fig. la zeigt denschemaüschen Aufbau eines be- ,5 Effekt und muß in einer Schaltanordnung mit einem reits entwickelten PNPN-Schalters, der als Bauele- PNPN-Schalter berücksichtigt werden. Wenn zwiment in einer Leistungs-PNPN-Schaltanordnung ver- sehen der Anode A und der Kathode K eine Spanwendet ist und je eine P-, N-, P- und N-Schicht hat. nung angelegt wird, wobei die Anode A bzw. die Ka-Esheißen: die erste Schicht (P-Schicht) Anoden, die thode K auf positivem bzw. negativem Potential zweite Schicht (N) Anodengatter GA, die dritte 20 bleibt (s. Fig. 2a), entsteht zwischen der zweiten Schicht (P) Kathodengatter G K und die vierte Schicht Schicht 2 und der dritten Schicht 3 ein Potential-PQ Kathode K. Wenn an den PNPN-Schalter eine unterschied, so daß ein Schaltstrom fließt, der die Spannung angelegt wird, wobei die Anode A bezogen Sperrschichtkapazität zwischen der zweiten Schicht 2 auf die Kathode K positiv ist, und wenn ein Strom in und der dritten Schicht 3 lädt. Um die sich ergebende dsis Kathodengatter GK eingespeist oder aus dem 25 Fehlzündung zu verhindern, ist der Widerstand 8 Anodengatter GA entnommen wird, ergibt sich ein vorgesehen, der den Schaltstrom ableitet. Mit diesem Leitweg zwischen AnodeA und Kathode/:, wobei Kunstgriff kann tatsächlich das Fehlzünden verhindie Impedanz oder der Widerstandswert des Leit- dert werden, doch wird auch der Steuerstrom aus weges niedrig und der Spannungsabfall an ihm kbin dem Gatter GK über den Widerstand 8 umgeleitet, ist. Der leitende Zustand wird sogar aufrechterhalten, 30 so daß die Gattersteuerempfindlichkeit sehr schlecht wenn der Gatterstrom unterbrochen ist. Hierbei wird ist. Zum Beispiel läßt sich ein PNPN-Schalter durch der von der Kathode K zur Anode A fließende Strom einen Gatterstrom von einigen 10 μΑ steuern, und gesperrt. zwar ohne einen dem Widerstand 8 entsprechendenFig. La shows the schematic structure of a loading, 5 effect and must be taken into account in a switching arrangement with a PNPN switch that has already been developed and which is a component PNPN switch. If between the anode A and the cathode K in a power PNPN switching arrangement, a chip reversal is provided and each has a P, N, P and N layer. voltage is applied, the anode A or the Ka-Es are called: the first layer (P-layer) anodes, the method K at positive or negative potential, the second layer (N) anode gate GA, the third 20 (see Fig 2a), a potential PQ cathode K arises between the second layer (P) cathode gate GK and the fourth layer layer 2 and the third layer 3 is applied, the anode A related to the junction capacitance between the second layer 2 and the cathode K being positive, and when a current in and the third layer 3 charges. In order to feed in the resulting dsis cathode gate GK or to prevent it from misfiring, the resistor 8 is removed from the anode gate GA , providing a device that derives the switching current. This route between anode A and cathode / :, wherein artifice may actually misfiring verhindie impedance or the resistance of the conductivity can be changed, but also the control current of the path is low and the voltage drop across it kbin the gate GK through the resistor 8 redirected , is. The conductive state is even maintained, so that the gate control sensitivity is very poor when the gate current is interrupted. Here is is. For example, a PNPN switch can be controlled by the current flowing from the cathode K to the anode A , a gate current of a few 10 μΑ, and blocked. although without a resistor 8 corresponding

Fig. Ib zeigt im Querschnitt einen in integrierter Schutzwiderstand, dagegen kann der PNPN-SchalterFig. Ib shows in cross section a protective resistor integrated in, on the other hand, the PNPN switch

Technik hergestellten PNPN-Schalter mit seinen vier 35 mit Schutzwiderstand nur durch einen GatterstromTechnique produced PNPN switch with its four 35 with protective resistance only through a gate current

Anschlüssen A, GA, GK und K auf derselben Ober- von der Größenordnung mA eingeschaltet werden.Connections A, GA, GK and K on the same upper of the order of mA are switched on.

fläche. Das Stromverhältnis beträgt also ungefähr 1 : 100 bissurface. The current ratio is therefore approximately 1: 100 to

Fig. Ic stellt einen durch Zusammenschalten 1:1000.Fig. Ic represents one by interconnecting 1: 1000.

eines PNP-Transistors 5 mit einem NPN-Transistor6 Fig. 2b zeigt eine Schaltanordnung, die bis aufof a PNP transistor 5 with an NPN transistor 6 Fig. 2b shows a switching arrangement that except for

hergestellten PNPN-Schalter dar. 40 einen zusätzlichen Kondensator 14 parallel zumManufactured PNPN switch. 40 an additional capacitor 14 in parallel with the

Wie bereits gesagt, kann der PNPN-Schalter selbst Schutzwiderstand 8 identisch ist mit der Schaltanordunterschiedliche Aufbauweisen haben, die jedoch auf nung nach Fig. 2a. Der Kondensator 14 stellt einen den äquivalenten Aufbau nach Fig. la zurückführ- niederohmigen Weg für den Schaltstrom dar. Die bar sind. Die nachstehende Beschreibung wird des- Kapazität des Kondensators 14 muß wesentlich gröhalb anhand der Fig. la vorgenommen. Falls nicht 45 ßer sein als die Sperrschichtkapazität zwischen der beide Gatter GA und GK verwendet werden, ist auch zweiten Schicht 2 und der dritten Schicht 3, so daß nur eines von beiden vorhanden. In den meisten der Kondensator 14 nur sehr schwierig in integrierpraktischen Fällen wird nur das Kathodengatter GX ter Technik herstellbar ist.As already said, the PNPN switch itself can have protective resistor 8 which is identical to the switching arrangement and which have different designs, but which are based on the voltage according to FIG. 2a. The capacitor 14 represents the equivalent structure according to FIG. The following description is of the capacitance of the capacitor 14 must be made substantially larger with reference to FIG. If not 45 greater than the junction capacitance between which both gates GA and GK are used, there is also second layer 2 and third layer 3, so that only one of the two is present. In most of the capacitor 14 only very difficult to integrate in practical integration cases, only the cathode gate GX ter technology can be produced.

verwendet, das eine höhere Empfindlichkeit aufweist, Es ist daher Aufgabe der Erfindung, eine gatterund deshalb als Steuergatter bezeichnet wird. 50 gesteuerte PNPN-Schaltanordnung der eingangs ge- Iis used, which has a higher sensitivity. It is therefore an object of the invention to provide a gatterund therefore it is referred to as a control gate. 50 controlled PNPN switching arrangement of the I

Fig. 2a und 2b zeigen Beispiele für bereits ent- nannten Art so auszubilden, daß sie durch Steuern B2a and 2b show examples of the type already mentioned to be designed in such a way that by controlling B

wickelte PNPN-Schaltanordnungen mit Einrichtun- eines Gattersteuersignals unter Vermeidung eineswound PNPN switching arrangements with establishment of a gate control signal while avoiding a

gen zum Verhindern von Fehlzündungen, bereit für Fehlzündens infolge des Rate-Effekts sicher geschal-gen to prevent misfire, ready for misfire due to the rate effect safely formed-

deii praktischen Einsatz. Nach F i g. 2 a ist ein PNPN- tet werden kann.the practical use. According to FIG. 2 a is a PNPN- can be used.

Schalter 7, der wenigstens eine Anode A, eine Ka- 55 Die Aufgabe wird durch die Merkmale des Kenn-Switch 7, which has at least one anode A, one cable 55 The task is determined by the features of the identification

thode K und ein Kathodengatter GK aufweist, durch zeichens des Anspruchs 1 gelöst.method K and a cathode gate GK , solved by the character of claim 1.

einen Schutzwiderstand 8 zwischen dem Kathoden- Gemäß der Erfindung wird das Feldeffektelementa protective resistor 8 between the cathode According to the invention, the field effect element

gatter GK und der Kathode K beschaltet. Die Funk- (Feldeffekttransistor, FET) abgeschaltet oder ge-gate GK and the cathode K wired. The radio (field effect transistor, FET) switched off or

tiora des Widerstands 8 ist weiter unten beschrieben. sperrt, wenn ein Gatterstrom in den PNPN-Schaltertiora of the resistor 8 is described below. blocks when a gate current in the PNPN switch

Die derart aufgebaute PNPN-Schaltanordnung 9 wird 60 fließt, und wird leitend oder durchgeschaltet, wennThe PNPN switching arrangement 9 constructed in this way will flow 60, and will be conductive or switched through when

duitch ein plötzliches Einspeisen von Strom aus einer der Gatterstrom nicht in den PNPN-Schalter fließt.duitch a sudden injection of current from one of the gate current does not flow into the PNPN switch.

Gattersteuereinrichtung 10 in das Gatter GK leitend Das Spannungsabfall-Bauelement ist zwischen QuelleGate control device 10 in the gate GK conductive. The voltage drop component is between source

gemacht, so daß ein Strom durch eine an die Anode A und Gatter des FET geschaltet und wirkt zum Sper-made so that a current is switched through a to the anode A and gate of the FET and acts to block

angeschlossene Last 11 fließt. Eine Batterie 12 in ren des FET. Deshalb fließt selbst dann, wenn einconnected load 11 flows. A battery 12 in ren of the FET. Therefore flows even if a

dieiser Schaltanordnung dient als Spannungsquelle für 65 Spannungssprung an der Anode A des PNPN-Schal-This switching arrangement serves as a voltage source for 65 voltage jump at the anode A of the PNPN switch-

dein Laststrom. Zwischen der Anode A und der Last ters anliegt, der Einschaltstrom, der über die Trenn-your load current. Between the anode A and the load ters is applied, the inrush current that is generated via the isolating

11 ist ein Schalter 13 zum Unterbrechen des Last- Schichtkapazität innerhalb des PNPN-Schalters fließt,11 is a switch 13 for interrupting the load-stratified capacitance flowing within the PNPN switch,

einoefüet. da dieser weiterfließt, wenn er erst in die Kathode K über den FET, so daß der PNPN-fed. since this continues to flow when it first enters the cathode K via the FET, so that the PNPN

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Schalter nicht fehlerhaft gezündet werden kann, wäh- Wenn also der Steueranschluß 16 geöffnet ist, ist rend dagegen, wenn ein Gatterstrom dem Steuergat- am Widerstand 15 kein Spannungsabfall vorhanden, ter des PNPN-Schalters zugeführt wird, wegen des und der Widerstandswert zwischen der Senke Dp_fcT Spannungsabfall-Bauelements ein Spannungsabfall und der Quelle S_FET des FET 17 ist klein. Unter diezwischen Gatter und Quelle des FET auftritt, so daß 5 sen Umständen findet eine Fehlzündung sogar dann der FET gesperrt ist, weshalb die Gatterempfindlich- nicht statt, wenn ein Spannungssprung an die keit allein von den Eigenschaften des PNPN-Schal- Anode A des PNPN-Schalters 7 angelegt wird. Wenn ters abhängt. Es wird nämlich einerseits einer der andererseits ein Strom in den Steueranschluß 16 einbeiden PN-Übergänge neben der Anode bzw. Ka- gespeist wird, tritt am Widerstand 15 ein Spannungsthode der drei PN-Übergänge des PNPN-Schalters io abfall auf, so daß der FET 17 sehr hochohmig bzw. und andererseits der FET durch das Spannungs- ausgeschaltet ist und bewirkt, daß der Steuerstrom abfall-Bauelement, das zwischen Quelle und Gatter in das Kathodengatter GiC des PNPN-Schalters 7 des FET geschaltet ist, so gesteuert, daß die PNPN- fließt. Dieser Zustand ist vergleichbar damit, daß der Schaltanordnung hochstabil gegenüber dem Rate- Widerstand 8 in der Schaltanordnung von Fig. 2a Effekt ist und dabei die gleiche hohe Gatterempfind- 15 entfernt ist, weshalb die Gattersteuerempfindlichkeit lichkeit besitzt, wie eine Schaltanordnung ohne Maß- einzig von der Eigenschaft des PNPN-Schalters 7 abnahmen gegen den Rate-Effekt. hängt. Da der PNPN-Schalter hochempfindlich ist,Switch cannot be ignited incorrectly, while if the control terminal 16 is open, it is rend, however, if a gate current to the control gate at the resistor 15 is no voltage drop, ter the PNPN switch is supplied because of and the resistance value between the sink Dp _fcT voltage drop device a voltage drop and the source S _{FET of} the FET 17 is small. Under the between gate and source of the FET occurs, so that a misfire occurs even then the FET is blocked, which is why the gate sensitivity does not take place if a voltage jump is due solely to the properties of the PNPN switching anode A of the PNPN Switch 7 is applied. If ters depends. Namely, on the one hand one of the on the other hand a current is fed into the control terminal 16 of both PN junctions next to the anode or Ka-, a voltage thode of the three PN junctions of the PNPN switch occurs at the resistor 15, so that the FET 17 very high resistance or and on the other hand the FET is switched off by the voltage and causes the control current drop component, which is connected between the source and gate in the cathode gate GiC of the PNPN switch 7 of the FET, controlled so that the PNPN - flows. This state can be compared with the fact that the switching arrangement is highly stable with respect to the rate resistor 8 in the switching arrangement of FIG the property of the PNPN switch 7 decreased against the rate effect. hangs. Since the PNPN switch is highly sensitive,

Die Erfindung wird durch die Merkmale der Unter- wird auch die Gatteroperation hochempfindlichThe invention is made highly sensitive by the features of the sub- will also make the gate operation

ansprüche weitergebildet. durchgeführt.claims further trained. accomplished.

Durch die Erfindung wird also ein PNPN-Schalter 20 F i g. 4 zeigt ein zweites Ausführungsbeispiel einer mit Vierschichtaufbau angegeben, bei dem wenigstens hochempfindlichen, gattergesteuerten PNPN-Schaltdie erste, die dritte bzw. die vierte Schicht, wobei anordnung gemäß der Erfindung. In dieser Figur ist diese Schichten P-, P- bzw. N-Leitfähigkeit haben, im Vergleich zur F i g. 3 der Widerstand 15 durch an eine erste, eine dritte bzw. eine vierte Elektrode eine Z-Diode 18 ersetzt. Die Z-Durchbruchspannung angeschlossen sind. Quelle und Senke eines Feld- 25 der Diode 18 soll höher als die Abschnürspannung effekttransistors sind an die dritte bzw. vierte Elck- des FET 17 gewählt sein, doch kann die Z-Spannung trode angeschlossen. Die dritte Elektrode ist unit so klein sein, daß der FET 17 als hochohmiger Wieinem Ende eines Spannungsabfall-Bauelements ver- derstand betrachtet werden kann. Weiterhin kann ein bunden, dessen anderes Ende an ein Gatter des Feld- Widerstand oder ein Kondensator zwischen dem Kaeffekttransistors angeschlossen ist. Das Gatter des 30 thodengatter GK und der Kathode K angeschlossen Feldeffekttransistors und das daran angeschlossene sein, was — ergänzt mit einem Teil der bereits entandere Ende des Spannungsabfall-Elements dienen wickelten Schaltung nach F i g. 2 b — das erfindungsals Gattersteueranschluß einer hochempfindlichen, gemäße zweite Ausführungsbeispiel ist. Somit hat die gattergesteuerten PNPN-Schaltanordnung. Schaltanordnung aus F i g. 4 fast die gleichen Eigen-The invention thus provides a PNPN switch 20 F i g. 4 shows a second exemplary embodiment of a specified with a four-layer structure, in which the at least highly sensitive, gate-controlled PNPN switching is the first, the third or the fourth layer, with an arrangement according to the invention. In this figure, these layers have P, P and N conductivity, respectively, compared to FIG. 3 the resistor 15 is replaced by a Zener diode 18 on a first, a third or a fourth electrode. The Z breakdown voltage are connected. The source and sink of a field 25 of the diode 18 should be higher than the pinch-off voltage effect transistor are selected to the third and fourth Elck- of the FET 17, but the Z-voltage can trode be connected. The third electrode is so small in unit that the FET 17 can be viewed as a high impedance like one end of a voltage drop device. Furthermore, one can be bound, the other end of which is connected to a gate of the field resistor or a capacitor between the Kaeffekttransistor. The gate of the 30 method gate GK and the cathode K connected to the field effect transistor and the connected to it, which - supplemented with a part of the already different end of the voltage drop element serve the wrapped circuit according to FIG. 2 b - which is according to the invention as a gate control connection of a highly sensitive, according to the second embodiment. Thus, the gated PNPN switching arrangement. Switching arrangement from FIG. 4 almost the same

Die Erfindung wird nun anhand der Zeichnung nä- 35 schäften wie jene aus Fig. 3, und die Potentiaklcue-The invention will now apply with reference to the drawing, such as that from FIG. 3, and the potential

her erläutert. Es zeigen rung am Gatter des FET ist in der Schaltanordnungexplained here. It show tion on the gate of the FET is in the switching arrangement

Fig. 1 a, Ib und 1 c den grundsätzlichen Aufbau nach Fi g. 4 stabiler als in der Schaltanordnung nachFig. 1 a, Ib and 1 c the basic structure according to Fi g. 4 more stable than in the switching arrangement according to

mehrerer bereits entwickelter PNPN-Schalter. Fig. 3. In der Schaltanordnung nach Fig. 4 kannseveral already developed PNPN switches. Fig. 3. In the switching arrangement according to FIG

Fig. 2a und 2b bereits entwickelte PNPN-Schalt- die Z-Diode 18 auch durch einige in Reihe geschal-Fig. 2a and 2b already developed PNPN switching- the Zener diode 18 also connected by some in series-

anordnungen, 4° tete Dioden oder durch einen Transistor ersetzt wer-arrangements, 4 ° tete diodes or replaced by a transistor

F i g. 3 eine erfindungsgemäße hochempfindliche, den (im letzteren Fall wird die DurchbruchspannungF i g. 3 shows a highly sensitive, den (in the latter case the breakdown voltage

gattergesteuerte PNPN-Schaltanordnung, zwischen der Basis und dem Emitter verwendet).PNPN gated switching arrangement, used between the base and the emitter).

F i g. 4 ein zweites erfindungsgemäßes Ausfüh- F i g. 5 zeigt ein drittes Ausführungsbeispiel einerF i g. 4 shows a second embodiment according to the invention. 5 shows a third embodiment of a

rungsbeispiel, erfindungsgemäßen hochempfindlichen, gattergesteu-example, highly sensitive, gate-controlled according to the invention

F ig. 5 ein drittes erfindungsgemäßes Ausführungs- 45 erten PNPN-Schaltanordnung. Der Unterschied ge-Fig. 5 shows a third PNPN switching arrangement according to the invention. The difference

beispiel, und genüber der Schaltanordnung nach F i g. 4 liegt inexample, and compared to the switching arrangement according to FIG. 4 is in

Fig. 6 ein viertes erfindungsgemäßes Ausfüh- der Umpolung der Z-Diode 18. In dieser Schalt-6 shows a fourth embodiment according to the invention, the polarity reversal of the Zener diode 18. In this switching

rungsbeispiel. anordnung wird eine Steuereinrichtung 19 verwendet,example. arrangement, a control device 19 is used,

Fig. 3 zeigt ein erstes Ausführungsbeispiel einer die normalerweise das Potential des Steueranschlus-Fig. 3 shows a first embodiment of a normally the potential of the control connection

hochempfindlichen, gattergesteuerten PNPN-Schalt- 50 ses 16 negativer als jenes der Kathode K hält und highly sensitive, gate-controlled PNPN switch 50 ses 16 more negative than that of the cathode K and holds

anordnung der Erfindung. In dieser Figur ist ein Ka- die einen Strom in den Gatteranschluß 16 nur dannarrangement of the invention. In this figure, a channel is only one current into the gate terminal 16

thodengatter GK eines PNPN-Schalters 7 mit einem einspeist, wenn der PNPN-Schalter eingeschaltet ist.method gate GK of a PNPN switch 7 with a feeds when the PNPN switch is switched on.

Ende eines Widerstands 15 verbunden, während das Weiterhin ist als FET 20 ein Bauelement verwendetEnd of a resistor 15 is connected, while the FET 20 is also used as a component

andere Ende des Widerstands 15 als Steueranschluß das leitet wenn das Potential am Gatter G_FET nied-the other end of the resistor 15 as a control terminal that conducts when the potential at the gate G _{FET is} low

16 dient. Weiterhin sind vorhanden: ein Feldeffekt- 55 riger ist als jenes an der Quelle S_FET, und das sperrt, transistor 17 (nachstehend als FET bezeichnet), des- wenn das Gatterpotential gleich oder größer als das sen Quelle S_FET, SenVe D_FET bzw. Gatter G_F£T an Quellenpotential ist. Ein P-Kanal-Anreicherungstypdas Kathodengatter GK, an die Kathode K bzw. an Oberflächen-FET wird vorzugsweise als derartiges den Steueranschluß 16 angeschlossen sind. Als FET Bauelement verwendet Die Wirkungsweise diesel16 serves. Furthermore, there are: a field effect 55 riger than that at the source S _FET , and blocks, transistor 17 (hereinafter referred to as FET), des- if the gate potential is equal to or greater than this source S _FET , SenVe D _FET or Gate G _{F £ T is} at source potential. A P-channel enrichment type, the cathode gate GK, to which the cathode K or surface FET is preferably connected to the control terminal 16 as such. The mode of operation is diesel used as the FET component

17 wird ein Bauelement verwendet das normaler- 60 Schaltanordnung ist aus einer Analogiebetrachtung weise niederohmig ist, jedoch hochohmig wird, wenn zu der obigen Beschreibung leicht verständlich. Auch das Potential am Gatter G_FET höher als jenes an der der Ersatz der Z-Diode 18 und weitere Änderungen Quelle S_FFT ist Ein P-Kanal-Sperrschicht-FET oder lassen sich aus den Beschreibungen im Zusammen-P-Kanal-Verarmungstyp-Oberflächen-FET erfüllt hang mit den Fig. 3 und 4 in analoger Weise verdiese Anforderungen an das Bauelemest Die beson- 65 stehen.17, a component is used that is normally low-resistance from an analogy point of view, but becomes high-resistance if easily understood from the above description. Also the potential at the gate G _{FET is} higher than that at the replacement of the Zener diode 18 and other changes source S _FFT is a P-channel junction FET or can be found in the descriptions in the joint P-channel depletion-type surfaces FET fulfills these requirements for the construction element in an analogous manner with FIGS. 3 and 4.

dere Wahl eines Feldeffekttransistors erfolgt hier Fig. 6 schließlich zeigt ein viertes Ausführungsdeshalb, weil der FET spannungssteuerbar ist ohne beispiel einer hochempfindlichen, gattergesteuertenA field effect transistor is selected here. Finally, FIG. 6 shows a fourth embodiment because the FET can be voltage-controlled without an example of a highly sensitive, gate-controlled one

daß ein Gatterstrom erforderlich ist. PNPN-Schaltanordnung, bei der ein FET 21 mit sei-that a gate current is required. PNPN switching arrangement in which an FET 21 with two

ner Senke bzw. Quelle an eine Anode A bzw. an ein Anodengatter QA eines PNPN-Schalters 7 angeschlossen ist, und bei der der PNPN-Schaller 7 durch eine mit dem Anodengatter GA verbundene Gattersteuereinrichtung 22 gezündet wird. In dieser Schaltanordnung fließt der Gatterstrom entgegengesetzt zum Strom in der Schaltanordnung nach Fig. 3, d. h. die Schaltanordnung nach F i g. 6 ist komplementär zu jener in Fig. 3. Weiterhin wird als FET 21 ein N-Kanal-Sperrschicht-FET oder ein N-Kanal-Verarmungsiyp-Oberflächen-FET verwendet.ner sink or source is connected to an anode A or to an anode gate QA of a PNPN switch 7, and in which the PNPN sounder 7 is ignited by a gate control device 22 connected to the anode gate GA. In this switching arrangement, the gate current flows in the opposite direction to the current in the switching arrangement according to FIG. 3, ie the switching arrangement according to FIG. 6 is complementary to that in Fig. 3. Further, as the FET 21, an N-channel junction FET or an N-channel depletion type surface FET is used.

Die zu den Schaltanordnungen der F i g. 4 und 5 komplementären Schaltanordnungen, die ebenfalls ausgeführt sein können, sind hier weggelassen, da sie leicht anhand des Ausführungsbeispiels nach F i g. 6 durch eine Analogiebetrachtung gefunden werden können.The to the switching arrangements of the F i g. 4 and 5 complementary switching arrangements that also can be carried out are omitted here, since they can easily be made using the exemplary embodiment according to FIG. 6th can be found by looking at analogy.

Wenn in den erfindungsgemäßen Ausführungsbeispielen die Feldeffekttransistoren 17, 20 und 21 weiterhin derart aufgebaut sind, daß sie beim Leiten einen sehr kleinen Widerstandswert zwischen der Senke und der Quelle aufweisen, ist ein weiterer Effekt erzielbar, indem der PNPN-Schalter 7 nur leitet, wenn Strom in den Steueranschluß 16 eingespeist wird, während der PNPN-Schalter 7 durch Unterbrechen oder Umpolen des Stroms des Steueranschlusses ausgeschaltet wird. Dieser Effekt tritt insbesondere dann auf, wenn der Haltestrom (das ist der Strom, der durch den PNPN-Schalter selbst gehalten wird, wenn das Gatter und die Kathode durch einen kleinen Widerstand kurzgeschlossen sind) sehr stark erhöht wird, und wenn der Laststrom kleiner als dieser Haltestrom ist.If in the exemplary embodiments according to the invention, the field effect transistors 17, 20 and 21 continue are constructed in such a way that they have a very small resistance value between the Sink and the source have, a further effect can be achieved in that the PNPN switch 7 only conducts, when current is fed into the control terminal 16, while the PNPN switch 7 by interruption or reversing the polarity of the current of the control connection is switched off. This effect occurs in particular then on when the holding current (this is the current held by the PNPN switch itself becomes when the gate and the cathode are short-circuited by a small resistor) very is greatly increased, and when the load current is smaller than this holding current.

Wie beschrieben, ergibt sich durch die ErfindungAs described, results from the invention

ίο eine hochempfindliche, gattergesteuerte PNPN-Schaltanordnung mit einfachem Aufbau aus einem Feldeffekttransistor und einem Spannungsabfall-Bauelement, wobei die Schaltanordnung eine hohe Stabilität und eine hohe Empfindlichkeit aufweisen kann. Die erfindungsgemäße PNPN-Schaltanordnung wird insbesondere dort eingesetzt, wo ein sehr starkes Interesse besteht, den Steuerstrom zu verringern, und zwar insbesondere bei Anwendungen, bei denen das Galtersteuersignal für den jeweiligen Zweck ständig anliegt.ίο a highly sensitive, gate controlled PNPN switching arrangement with a simple structure of a field effect transistor and a voltage drop component, the switching arrangement having high stability and high sensitivity can. The PNPN switching arrangement according to the invention is used in particular where a very strong There is interest in reducing the control current, especially in applications where the Galter control signal is constantly present for the respective purpose.

In den beschriebenen Ausführungsbeispielen sind die erfindungsgemäßen Schaltanordnungen aus diskreten Bauelementen aufgebaut, doch können sie auch in integrierter Technik, z. B. auf einem Silizium-Halbleiterchip, zusammen hergestellt sein.In the exemplary embodiments described, the switching arrangements according to the invention are made up of discrete Structured components, but they can also be integrated technology, such. B. on a silicon semiconductor chip, be made together.

Hierzu 2 Blatt ZeichnungenFor this purpose 2 sheets of drawings

Claims

applied when the PNPN switch (7) is switched on. Patent claims:

1. Highly sensitive, gated PNPN-5

Switching arrangement, with a PNPN switch, the.

a four-layer structure of one P-, N-, P- The invention relates to a highly stable and high-

and N conductivity layer and three PN oversensitive gate-controlled PNPN switchgear

has gears, with a field effect element and with voltage according to the preamble of claim 1.

a voltage drop component, thereby io In a gate-controlled PNPN switching arrangement

marked that are connected: the with a PNPN switch can be a ratio-

Source (S _FET ) or sink (D _FET ) of the field-wise large current through a small gate current

effektelenients (17, 20, 21) with the two master controls; in addition, by feeding in one

skill layers that send a dead or short current pulse into a gate of a PNPN

a cathode-side PN junction of the PNPN switch 15 are switched on, so that the load or

Form switch, one end of the voltage drop main current continues to flow through the arrangement,

Component (15, 18) with the one with the source until it is interrupted by another device

CW) connected conductivity layer of the is. In other words: The PNPN switchgear

PNPN switch (7) and the other end of the voltage acts as a storage element and is therefore used frequently

Voltage drop component (15, 18) used with the ao for energy and message transmission.

Gate (G _FET ) of the field effect element (17,20,21), The PNPN switch is called a thyristor,

the connection point of the other end. H. one

of the voltage drop component (15, 18) with voltage with a short rise time to the electrodes

applied to the gate (G _FET ) of the field effect element (17, (anode and cathode) of the PNPN switch

20, 21) a gate control terminal (16) which is as, it can be misfired, namely fully

PNPN switching arrangement forms. come independently of the gate control. One

2. PNPN switching arrangement according to claim 1, means for preventing such an unfavorable duel characterized in that the source with the gene switching or ignition has a small disadvantage Connected to the third P-conductivity layer is gate control sensitivity.

and that the sink (D _FET ) with the fourth N-Leit- 30 A known gate-controlled PNPN-Schaltanord-

skill layer is connected (Fig. 3). tion (see DT-AS 2154414) has a PNPN

3. PNPN switching arrangement according to claim 1, switch, an FET and a voltage drop Baudark characterized in that the source (S _FET ) element on, wherein the source of the FET with one with the second, N-conductivity layer and the third conductivity layer of a thyristor connecting sink (D _FET ) with the first, P-conductivity 35 bar. The mode of operation of this switching arrangement is layer connected (Fig. 6). the following. If an oscillator transistor with DC

4. PNPN switching arrangement according to one of the incoming current via the connections of a direct current source Proverbs 1-3, characterized in that that is supplied, a sinusoidal oscillation occurs through the too-voltage drop component a resistor (15) interacts with coils and a capacitor (Fig. 3, 6). 40, the output signal of the oscillator transfer

5. PNPN switching arrangement according to one of the transistor outputs via a further capacitor 1-3, characterized in that the pelt, the voltage drop of a resistor through Voltage drop component a Zener diode (18) a diode half-wave rectified and the Gattei is (Fig. 4, 5). of the N-channel depletion type FET is supplied so that

6. PNPN switching arrangement according to claim 1, 45 that current at each half-wave through a further characterized by a control device (10, resistor flows, whereby an amplifier through 19, 22), which is so controlled with the first P-conductivity use of this signal will. In one layer or the fourth, N-conductivity layer, a PNPN switch of the PNPN switch (7) and the gate (G _FET ) is used. In this case, an alternating voltage which is connected to the connections on the field effect element (17, 20, 21) is connected by a diode bridge so that the PNPN switch (7) is switched on and off, and the rectified wave remains. Voltage is generated by resistors and a Zener

7. PNPN switching arrangement according to the claims divided and smoothed by a capacitor 2 and 6, characterized in that the one voltage source of an oscillating circuit is ar field effect element a P-channel enrichment type 55 connected to a connection point. The AusFeldeffekttransistor (FET 20) is that a Z-Di- output signal of the resonant circuit is the gate de; or (18) as the voltage drop device so supplied to FET. As a result, the FET conducts when each is switched that the Z breakdown voltage is half-wave of an oscillation signal, and the current flowing through between the gate (G _Fl _{.: R} ) of the FET (20) and one of the resistors and the FET of the third, P- The conductivity layer of the PNPN-60 is applied to the PNPN switch, around this zi switch (7), and that the control device ignites and the power supply to a load zi (19) has a first voltage source that controls the. The FET is provided for supplying current to the gate (G _FET ) of the FET (20) opposite to the gate of the PNPN switch, which is the fourth, N-conductivity layer of the PNPN, the FET conducts when a gate current to the PNPN switch (7) negative potential applied when the 65 switch is applied. One of the resistor PNPN switch (7) is switched off, and one is used to prevent an excess gate second voltage source, which is fed to the Galter current during operation of the switching arrangement (G _FET ) of the FET (20) a positive potential only dem, and the voltage drop is unrelated