DE3125198C2 - - Google Patents

Description

Die Erfindung geht aus von einer Schutzschaltung mit den im Oberbegriff des Anspruchs 1 angegebenen Merkmalen (DE-OS 23 23 183).

Aus der DE-AS 18 15 617 ist eine Sicherheitsschaltung gegen das Durchgehen eines Generators, insbesondere einer Licht­ maschine für ein Kraftfahrzeug, bekannt, bei welcher über die Ausgangsklemmen der Lichtmaschine die Kollektor-Emitter- Strecke eines Schutztransistors geschaltet ist, dessen Basis am Abgriff eines Spannungsteilers aus einer die Kollektor-Basis-Strecke des Transistors überbrückenden Zenerdiode und einem die Basis-Emitter-Strecke überbrücken­ den Widerstand liegt. Steigt die Lichtmaschinenspannung auf gefährliche Werte an, dann bricht die Zenerdiode 48 durch und läßt den Transistor leitend werden, der dann die Licht­ maschinenspannung kurzschließt und dabei selbst zu einem bleibenden Kurzschluß durchschmilzt. Auf diese Weise bricht auch die Erregerspannung für die Feldwicklung der Licht­ maschine zusammen, so daß diese keine Spannung mehr erzeugen kann.

Ferner ist aus der DE-OS 23 23 183 eine Schutzschaltung für einen Verbraucher gegenüber Spannungen bekannt, bei welcher mit Hilfe eines über den Verbraucher geschalteten Spannungs­ teilers ein Teil der an ihm liegenden Spannung abgegriffen und dem Emitter eines basisseitig ebenfalls mit Hilfe einer Zenerdiode vorgespannten Transistors zugeführt wird. Steigt die Verbraucherspannung zu stark an, so wird dieser Transi­ stor leitend und bringt einen Thyristor zum Leiten, der vom Ausgang der Netzsicherung nach Masse geschaltet ist, so daß die Sicherung auf einen Kurzschluß arbeitet und dabei durchschmilzt. Schließlich ist aus der DE-OS 28 32 766 eine Schutzschaltung gegen elektrische Störimpulse bekannt, bei welcher die Kollektor-Emitter-Strecke des Schutztran­ sistors parallel zum Verbraucher liegt und seine Basis am Abgriff eines ebenfalls über die Verbraucherspannung geschalteten Spannungsteilers liegt, der aus einem von der Basis zum +Pol der Verbraucherspannungsquelle geführten Kondensator und einem von der Basis zum anderen Spannungs­ pol geführten Widerstand besteht. Der Betriebsgleichspannung überlagerte Störimpulse gelangen durch den Kondensator zur Basis des Transistors und lassen diesen kurzzeitig leitend werden, so daß er diese Störimpulse kurzschließt und damit nicht zum Verbraucher gelangen läßt.

Vorübergehend auftretende Hochspannungstransienten, welche Halbleiterbauelemente beschädigen können, können auf ver­ schiedene Weise entstehen. In einem Fernsehempfänger können beispielsweise bei Hochspannungsüberschlägen in der Bild­ röhre solche Transienten auftreten. Ihre Größe, Polarität oder Dauer kann ausreichen, um Transistoren in den Signal­ verarbeitungsschaltungen des Empfängers zu beschädigen oder zerstören, indem sie beispielsweise die Sperrdurch­ bruchsspannung der Transistoren überschreiten und bewirken, daß übermäßig hohe Ströme in Sperrichtung fließen. Solche Wirkungen werden typischerweise beobachtet, wenn die Hoch­ spannungs-Transienten an Schaltungspunkten oder Anschlüssen induziert werden, mit welchen die Transistoren verbunden sind, und sie führen insbesondere zu Problemen bei Schaltun­ gen, welche ICs enthalten, in denen empfindliche, mit niedri­ gen Signalpegeln arbeitende Transistorschaltungen integriert sind. Übermäßige Sperrströme können z. B. den Basis-Emitter- Übergang eines Bipolartransistors zerstören oder dazu füh­ ren, daß die Stromverstärkung des Transistors auf die Dauer beeinträchtigt wird.

Zur Unterdrückung der Auswirkungen solcher kurzzeitiger Hochspannungen oder Transienten können verschiedene Schutz­ schaltungen benutzt werden. So kann man geeignet gepolte Halbleiterdioden an Schaltungspunkte legen, um die Hoch­ spannungen von den zu schützenden Transistoren abzuleiten: dazu benötigt man jedoch u. U. Dioden, die nicht nach den üblichen Techniken und Konfigurationen herstellbar sind und daher möglichst vermieden werden sollen, insbesondere bei integrierten Schaltungen, weil diese Erfordernisse das Herstellungsverfahren der integrierten Schaltung kompli­ zieren. In jedem Falle muß man dafür sorgen, daß die Dioden genügend Verlustleistung vertragen, um die durch die Tran­ sienten bedingten elektrischen Belastungen zu vertragen, ohne zerstört zu werden; weiterhin dürfen ihre Dioden selbst oder mit ihren zugehörigen, schwellwertbestimmenden Vorspannungsschaltungen die gewünschten Impedanzeigenschaf­ ten oder das Hochfrequenzverhalten der zu schützenden Sig­ nalschaltungen nicht beeinträchtigen.

Man kann auch Widerstände oder speziell bemessene Impedanz­ elemente zur Unterdrückung der Übergangshochspannungen ver­ wenden. Jedoch können solche Elemente in vielen Schaltungs­ anwendungen zu kostspielig oder aus Konstruktionsgründen anderweitig unzweckmäßig sein und die Impedanzeigenschaften und das Frequenzverhalten der Signalverarbeitungsschaltungen, bei welchen sie verwendet werden, beeinträchtigen.

Bei den eingangs genannten DE-OS 23 23 183 und 28 32 766 wird eine aktive Transistorschutzschaltung in Kombination mit einer Abfühlimpedanz benutzt, die an einen Schaltungs­ punkt, an welchem die Überspannung auftritt, und an die zu schützende Schaltung angekoppelt ist. Bei einer Signal­ verarbeitungsschaltung verändert die Abfühlimpedanz jedoch die Impedanz am Anschlußpunkt und kann u. U. hochfrequente Signale dämpfen, die normalerweise dort auftreten, indem sie zusammen mit parasitären Kapazitäten, die an dem An­ schluß wirksam sein können, ein Tiefpaßfilter bildet.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, Transienten zu schaffen, die sich insbesondere zur Herstellung in einer integrierten Schaltung, welche auch die zu schützende Schaltung enthält, eignet und ein Minimum an Komponenten benötigt und die sich nicht nach­ teilig auf das Frequenzverhalten oder die Impedanzeigen­ schaften der geschützten Schaltung auswirkt.

Diese Aufgabe wird durch die kennzeichnenden Merkmale im Anspruch 1 gelöst.

Die erfindungsgemäße Schaltung hat den Vorteil, daß sie die Impedanzverhältnisse an der gegen schädliche Transienten zu schützenden Halbleiterschaltung nicht verändert und da­ mit auf die normale Signalverarbeitung keinen Einfluß hat. Durch entsprechende Wahl ihrer Vorspannungsverhältnisse kann ihr Ansprechverhalten auf die Transienten in gewünsch­ ter Weise eingestellt werden. Bei ihrer Realisierung in einer integrierten Gesamtschaltung bietet sie keine Probleme, da ihr Schutztransistor in der für übliche Bauelemente be­ nutzten Technologie herstellbar ist.

Weiterbildungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen gekennzeichnet.

Die Erfindung wird nachfolgend anhand einiger Ausführungs­ beispiele im einzelnen erläutert. In den beiliegenden Zeich­ nungen zeigen

Fig. 1 einen Teil eines Fernsehempfängers mit einer Schal­ tung, die eine gemäß der Erfindung ausgebildete Schutzschal­ tung enthält,

Fig. 2 bis 5 Ausführungsformen der Schutzschaltung gemäß der Erfindung zusammen mit zu schützenden Schaltungen und

Fig. 6 eine Darstellung zur Erläuterung der Betriebs­ weise der in den Fig. 2 bis 5 gezeigten Schaltungen.

Gemäß Fig. 1 werden Leuchtdichtesignale von einer Quelle 10 und Farbsignale von einer Quelle 12 getrennten Signal­ eingangsanschlüssen T _i einer Leuchtdichte- und Farbsignal- Verarbeitungsschaltung 15 zugeführt, die in einem Farbfern­ sehempfänger enthalten sind. Die Schaltung 15 (beispiels­ weise eine integrierte Schaltung) erzeugt in bekannter Weise in Abhängigkeit von den Eingangsleuchtdichte- und -farbsignalen Farbbildsignale R, G und B. Diese werden über eine nicht dargestellte Ausgangsstufe getrennten Kathoden einer Farbbildröhre 18 zur Intensitätssteuerung zugeführt. Einer Betriebsspannungsquelle 19 werden mehrere Betriebs­ spannungen für die Bildröhre 18 entnommen: hierbei handelt es sich um eine Hochspannung in der Größenordnung von 25 000 Volt für die Anode der Bildröhre 18, und um Spannun­ gen in der Größenordnung einiger Hundert Volt für die ande­ ren Elektroden der Bildröhre (also Kathode, Schirmgitter und Fokuselektroden).

Die Signalverarbeitungsschaltung 15 hat mit den Eingangs­ anschlüssen T _i gekoppelte Eingangsschaltungen, die beschä­ digt oder zerstört werden können, wenn an den Anschlüssen der Schaltung 15 hohe Spannungen auftreten. Bei einem Fernsehempfänger liegt die Hauptquelle solcher Hochspannun­ gen in Übergangsspannungen, die bei Überschlägen in der Bildröhre auftreten. Bildröhrenüberschläge können beispiels­ weise bei Servicearbeiten zwischen der Hochspannungsanode und dem Empfängerchassis auftreten. Überschläge in der Bildröhre können aber auch in normalem Betrieb unvorher­ gesehenermaßen zwischen der Anode und einer oder mehreren der anderen Bildröhrenelektroden (die auf niedrigerem Potential liegen) auftreten. Auf alle Fälle führen Bild­ röhrenüberschläge zum Auftreten kurzzeitiger Hochspannungs­ schwingungen, deren positive und negative Spannungsspitzen an den Schaltungsanschlüssen oft größer als 100 Volt sind und zeitlich zwischen 1 und mehreren µs liegen.

Eine Schutzschaltung für in der Verarbeitungsschaltung 15 (Fig. 1) enthaltene Schaltungen gegen Beschädigungen infolge von vorübergehenden Hochspannungen ist in Fig. 2 gezeigt.

In Fig. 2 sieht man eine Signalverarbeitungsschaltung 20 mit einem NPN-Verstärkertransistor 22 für Kleinsignalver­ stärkung und einem zugehörigen Basisvorspannungswiderstand 24. Zu vertärkende Eingangssignale werden der Basis des Transistors 22 über einen Anschluß T _i zugeführt. Am Kollektorausgang des Transistors 22 treten verstärkte Signale auf, und diese werden nicht dargestellten nachfolgen­ den Signalübertragungsstufen zugeführt.

Die Anordnung nach Fig. 2 enthält auch eine Schutzschaltung 25 mit einem NPN-Transistor 28, der mit seinem Emitter un­ mittelbar am Anschluß T _i liegt und dessen Basis einer Bezugsvorspannung (beispielsweise Massepotential) zugeführt wird und dessen Kollektor an einer positiven Betriebsspan­ nung +V _cc liegt. Im hier beschriebenen Beispiel ist der Transistor 28 gleich oder ähnlich dem Transistor 22. Ein Widerstand 29 im Kollektorkreis des Transistors 28 stellt symbolisch den verteilten Kollektorzonenwiderstand des Transistors 28 dar. Der Transistor 28 ist normalerweise gesperrt und dient in diesem Beispiel nicht als Signalver­ stärkungselement und ist nicht in einem Signalverarbeitungs­ weg enthalten. Die Schaltungen 20 und 25 können einfach ge­ meinsam in einer einzigen integrierten Schaltung hergestellt werden, wobei der Anschluß T _i ein äußerer Verbindungsan­ schluß der integrierten Schaltung ist.

Ehe in Fig. 2 weiter erörtert wird, sei Bezug auf die Dar­ stellung nach Fig. 6 genommen.

Fig. 6 zeigt einen Querschnitt durch eine Halbleiter- Transistoranordnung, wie sie für die Transistoren 22 und 28 in Fig. 2 verwendet werden kann. Die Anordnung weist ein geerdetes Substrat aus P-leitendem Halbleitermaterial auf, ferner eine Kollektorzone aus N-leitendem Material, die auf das Substrat defundiert ist, sowie eine Basiszone aus P-leitendem Material, welche in das N-leitende Kollektor­ material hineindiffundiert ist, und eine Emitterzone aus N+-leitendem Material, welche wiederum in die Basiszone hineindiffundiert ist. Die Basis-Emitter- bzw. Kollektor­ zone sind jeweils jeweils mit entsprechenden leitenden Kontaktan­ schlüssen versehen. Über dem Halbleitermaterial liegt eine Isolierschicht. Ein Widerstand r _c stellt symbolisch den verteilten Halbleiterwiderstand der Kollektorzone dar.

Betrachtet man Fig. 6 gemeinsam mit Fig. 2, dann sieht man, daß der Signaltransistor 22 beschädigt oder zerstört werden kann, wenn vorübergehende Spannungen negativer Polari­ tät und großer Amplitude auftreten, wie sie am Eingangsan­ schluß T _i bei Bildröhrenüberschlägen vorkommen können. Solche negativen Spannungsübergänge (die häufig mehr als 100 Volt zwischen ihren Spitzenamplituden haben), zerstören mit Wahrscheinlichkeit den Emitter-Basis-Übergang des Transistors 22, infolge übermäßiger kurzzeitiger Verlust­ leistung in der Sperrschicht, wenn sie die Emitter- Basis-Sperrdurchbruchsspannung des Transistors 22 überschreiten. Insbesondere leitet der Transistor 22 stark in Emitter-Basis-Sperrichtung bei den großen negativen Spannungsübergängen, und zwar proportional der Größe, um welche diese Spannungsübergänge die Emitter- Basis-Sperrdurchbruchsspannung von etwa 7 Volt überschrei­ ten. Gemäß Fig. 6 tritt ein Emitter-Basis-Sperrstrom hoher Dichte mit entsprechend starker Erhitzung in diese Beispiele hauptsächlich im Bereich d der Emitter-Basis-Sperrschicht auf, wobei eine thermische Zerstörung dieser Sperrschicht an diesem Punkt wahrscheinlich ist, wenn keine Schutzmaß­ nahmen vorgesehen werden. Auch der Basisvorspannungs-Wider­ stand 24 kann zerstört werden, wenn der Transistor 22 und der Widerstand 24 in derselben integrierten Schaltung ausge­ bildet sind, da kleinflächige integrierte Widerstände typischerweise nicht in der Lage sind, eine große Menge thermischer Energie abzuleiten, wie sie bei Strömen infolge von hohen Übergangsspannungen verursacht werden.

Eine Zerstörung des Signaltransistors 22 durch starke nega­ tive Übergangsspannungen wird verhindert durch den Schutz­ transistor 28. Die Hauptstromstrecke (Kollektor-Emitter- Strecke) des Transistors 28 liegt in diesem Beispiel ohne weitere dazwischengeschaltete Elemente zwischen einer Quelle positiver Betriebsgleichspannung +V _cc und dem Eingangsan­ schluß T _i (man erinnere sich, daß der Widerstand 28 symbolisch den verteilten Kollektorzonenwiderstand darstellt, der in Fig. 6 mit r _c veranschaulicht ist). Eine Zugspannung vorbestimmter Größe dient der Sperrvorspannung der Kollektor- Basis-Strecke des Transistors 28 und spannt die Basis des Schutztransistors 28 so vor, daß sich ein gewünschter Schwellwertleitungspegel für den Transistor 28 ergibt.

Wenn die dem Transistor 28 zugeführte Bezugsvorspannung beispielsweise dem Massepotential (0 Volt) entspricht, dann leitet der Transistor 28, wenn die Emitterspannung des Transistors 28 im wesentlichen gleich oder kleiner als die Summe der Bezugsvorspannung plus der Basis-Emitter- Übergangs-Offset-Spannung des Transistors 20 (etwa 0,7 V) ist. Demgemäß führt eine negative Übergangsspannung am Anschluß T _i , deren Größe minus 0,7 V übersteigt, dazu, daß der Transistor 28 leitet. Wenn der Transistor 28 aber leitet, dann bildet er einen Strompfad zur Ableitung von Strömen, die durch die Übergangsspannung hervorgerufen werden, vom Signaltransistor 22. In diesem Weg fließt Strom von der Betriebsspannungsquelle +V _cc durch die Kollektor-Emitter-Strecke des Transistors 28 und über den Anschluß T _i zu der Quelle der Übergangsspannung. Diese Art der Stromführung von der Betriebsspannungsquelle ist vor­ teilhaft bei einer integrierten Schaltung, da sie die Wahr­ scheinlichkeit minimal hält, daß zerstörende Übergangs­ spannungseffekte über das gemeinsame Substratmaterial in anderen Bereichen der integrierten Schaltung auftreten.

In diesem Beispiel ist der Transistor 28 so vorgespannt, daß er leitet, ehe die Sperrdurchbruchsspannung (etwa 7 V) für die Emitter-Basis-Strecke des Signaltransistors 22 erreicht ist. Da im Signaltransistor 22 kein Emitter- Basis-Sperrstrom fließt, ehe die Sperrdurchbruchspannung nicht erreicht ist, fließen im Transistor 22 keine Ströme infolge von Übergangsspannungen, wenn der Schutztransistor 28 leitet. Es sei darauf hingewiesen, daß bei leitendem Schutztransistor 28 die Spannung am Anschluß T _i und damit die Basisspannung des Signaltransistors 22 praktisch auf einen Spannungspegel geklemmt werden, der gleich der Größe der Basisbezugsvorspannung des Transistors 28 abzüglich der Basis-Emitter-Sperrschicht-Offsetspannung des Transistors 28 ist. Die Größe der dem Transistor 28 zugeführten Bezugs­ vorspannung kann so gewählt werden, daß sie den Erforder­ nissen einer bestimmten Schaltung entspricht und den Schutz­ transistor arbeiten läßt, ehe im Signaltransistor 22 zerstörende Werte des Sperrstromes auftreten.

Die Schutzschaltung nach Fig. 2 weist eine Reihe vorteil­ hafter Merkmale und Eigenschaften auf.

Die Schutzschaltung enthält eine minimale Anzahl von Kompo­ nenten, da nur ein einziger Transistor benötigt wird.

Dieser Transistor braucht nicht für große Verlustleistung bemessen zu sein und kann vom gleichen Typ wie der Klein­ signaltransistor 22 sein. Daher kann die Schutzschaltung vorteilhafterweise in einer integrierten Schaltung verwen­ det werden, wo die verfügbare Fläche begrenzt ist. In diesem Zusammenhang ist zu bemerken, daß der Schutztransi­ stor 28 von Haus aus eine Selbstbegrenzung der Stromleitung aufgrund der Übergangserscheinungen aufweist, wenn er bei vorübergehenden Hochspannungen im gesättigten und ungesättigten Zustand leitet. Diese inhärente begrenzte Übergangsstromleitung ist auf den verteilten Kollektor­ widerstand des Transistors 28 (der Widerstand r _c in Fig. 6) zurückzuführen und erlaubt die Verwendung eines Schutz­ transistors mit üblicher Konfiguration seines Emitter-Basis- Bereiches. Es kann jedoch auch ein separater Strombegren­ zungs-Kollektorwiderstand verwendet werden, wenn sich dies als notwendig erweisen sollte.

Weiterhin ist zu bemerken, daß die Basis-Bezugsvorspannung, welche den Leitungsschwellwert des Schutztransistors 28 bestimmt, der Schutzschaltung getrennt von der geschütz­ ten Schaltung zugeführt wird und in diesem Beispiel unab­ hängig von der (Basis-)Vorspannung des geschützten Transi­ stors 22 bestimmt werden kann. Daher läßt sich die Größe der Schwellwertbezugsspannung des Schutztransistors 28 unabhängig von den Vorspannungserfordernissen der zu schützenden Schaltung bestimmen.

Es sei auch darauf hingewiesen, daß die Schutzschaltung 25 das Hochfrequenzverhalten (am Eingang) der Signalschaltung 20 nicht verändert, ebenso wenig wie die für Signalverarbei­ tungszwecke maßgebende Eingangsimpedanz der Schaltung 20.

Die Schutzschaltung 25 ist so ausgebildet, daß sie am Anschluß T _i und für die zu schützende Schaltung unter normalen Bedingungen, wenn der Schutztransistor 28 nicht leitet, eine erwünscht hohe Impedanz darbietet. Diese Impedanz umfaßt die Impedanz des in Sperrichtung vorge­ spannten Basis-Emitter-Übergangs des Transistors 28 ein­ schließlich der sehr kleinen parasitären Emitterkapazität des Transistors 28 (im Vergleich zu der wesentlich größeren parasitären Kollektorimpedanz). Die Schutzschaltung er­ gibt keine zusätzliche Impedanz zwischen dem Anschluß T _i und der Schaltung 20. Somit führt die beschriebene Schutzschaltung keine Impedanz ein, welche die andernfalls den Eingang der Schaltung 20 zugeordnete Impedanz verändern würde, noch führt zu einer Impedanz, welche zusammen mit der parasitären Kapazität, welche typischerweise am Anschluß T _i herrscht, ein Tiefpaßfilter bilden würde.

Die Bemerkungen bezüglich der Betriebsweise und der Eigen­ schaften der Schaltung nach Fig. 2 gelten im wesentlichen auch für die abgewandelten Ausführungsformen gemäß den Fig. 3, 4 und 5.

Fig. 3 zeigt eine Schaltung mit einem PNP-Signalverstärker­ transistor 32 in einer Signalverarbeitungsschaltung 30 und mit einem PNP-Schutztransistor 38 in einer Schutzschaltung 35. Diese Anordnung dient dem Schutz des PNP-Signaltransi­ stors 32 gegen Schäden durch einen Sperrdurchbruch des Emitter- Basis-Übergangs bei hohen positiven vorübergehenden Spannun­ gen, die am Anschluß T _i mit einer Größe auftreten können, welche einen solchen Sperrdurchbruch hervorrufen kann.

Fig. 4 zeigt eine Signalverarbeitungsschaltung 40 mit einem NPN-Signaltransistor 42, der gegen Schäden durch sowohl negative wie auch positive vorübergehende Hochspannungen geschützt ist. Zu diesem Zweck enthält die Anordnung nach Fig. 4 eine erste Schutzschaltung 45 mit einem NPN-Schutz­ transistor 46 zum Schutze des Signaltransistors 42 gegen Schäden infolge großer negativer vorübergehender Spannungen, und eine zweite Schutzschaltung 48 mit einem PNP-Schutz­ transistor 49 zum Schutze des Signaltransistors 42 gegen Beschädigungen infolge großer positiver vorübergehender Spannungen. Die Schutzschaltungen 45 bzw. 48 entsprechen den Schutzschaltungen 25 bzw. 35 in den Fig. 2 und 3.

Fig. 5 zeigt eine Anordnung, bei welcher ein Abgriff eines Potentiometers 49 (beispielsweise eines einstellbaren Ver­ stärkungsregelpotentiometers) an den Anschluß T _i zur Einstellung der Verstärkung eines NPN-Transistors 52 in einer Signalverarbeitungsschaltung 50 angeschlossen ist. Hierbei ist es erwünscht, daß die Potentiometerabbruchs­ spannung im wesentlichen über den gesamten Bereich der dem Potentiometer zugeführten Betriebsspannung, zwischen 0 Volt (Massepotential) und +12 Volt, einstellbar sein soll. Eine solche Steuereinrichtung oder eine äquivalente Anordnung findet man häufig bei Signalverarbeitungsschaltungen eines Fernsehempfängers.

Im vorliegenden Beispiel ist der Schaltung 50 und dem An­ schluß T _i eine Schutzschaltung 55 mit NPN-Transistoren 56 und 57 zugeordnet. Die Basis-Emitter-Strecken der Transi­ storen 56 und 57 sind in Reihe zwischen eine Bezugsvor­ spannung von 0 Volt (Masse) und den Anschluß T _i geschaltet. Die Kollektoren der Transistoren 56 und 57 sind zusammenge­ schaltet und an eine Betriebsspannungsquelle +V _cc ange­ schlossen.

Die Anordnung der Schutzschaltung 55 ermöglicht den gewünschten Bereich der Einstellspannung des Potentiometers 59 (0 Volt bis +12 Volt) am Anschluß T _i und unbeeinflußt von der Schutzschaltung. In diesem Zusammenhang sei noch darauf hingewiesen, daß jeder der Transistoren 56 und 57 eine Emitter-Basis-Sperrdurchbruchsspannung von etwa 7 Volt hat, so daß die Gesamtsperrdurchbruchsspannung für die Kombination der Transistoren 56 und 57 etwa 14 Volt beträgt. Bei normalen Betriebsbedingungen (wenn also keine Übergangs­ spannungen auftreten), neigen die Transistoren 56 und 57 nicht in Sperrichtung, weil ihre Gesamtsperrdurchbruchs­ spannung nicht überschritten wird, wenn am Abgriff des Potentiometers 59 die (maximale) positive Einstellspannung von +12 Volt liegt.

Die beschriebenen Schutzschaltungen eignen sich zum Schutz jeglicher Elemente mit Halbleiterübergang (also einschließ­ lich Transistoren, Dioden und Widerständen, insbesondere in einer integrierten Schaltung), welche relativ klein­ flächig ausgebildet sind und nicht in der Lage sind, große Energiemengen sicher als Verlustleistung abzuleiten oder zu begrenzen, wie sie durch vorübergehende Hochspannungen verursacht werden. Weiterhin können die beschriebenen Schutz­ schaltungen sowohl zum Schutz von Eingangs- wie auch Ausgangs­ schaltungspunkten und -anschlüssen benutzt werden.

Claims (9)

1. Schutzschaltung für ein Halbleiterbauelement (22) gegen kurzzeitige elektrische Überspannungen (Ausgleichs­ vorgänge), bei welcher ein Halbleiterübergang des Bau­ elementes an einen Schaltungspunkt (T ₁) angekoppelt ist, an dem solche Überspannungen auftreten und bei Überschrei­ tung eines vorgegebenen Wertes den Halbleiterübergang be­ schädigen können, mit einem an den Schaltungspunkt ange­ schlossenen Schutztransistor (28) dadurch ge­ kennzeichnet, daß der Schutztransistor (28) mit seinem Emitter an den Schaltungspunkt (T _i ) und mit seinem Kollektor an eine Betriebsspannung (+V _cc ) angekop­ pelt ist, und daß seine Basis mit einer Einrichtung zur Zuführung einer von der Vorspannung des Halbleiterbauelemen­ tes (22) und der Vorspannung an dem Schaltungspunkt (T _i ) unabhängig bestimmbaren Bezugsvorspannung verbunden ist, und den Kollektor-Basis-Übergang des Schutztransistors (28) in Sperrichtung vorspannt sowie eine Sperrvorspannung für seine Basis-Emitter-Strecke bei fehlenden Überspannungen bildet, so daß der Schutztransistor normalerweise gesperrt ist, und daß die Bezugsvorspannung so groß gewählt ist, daß der Basis-Emitter-Übergang des Schutztransistors (28) in Durchlaßrichtung vorgespannt wird, wenn die Überspannungen einen unterhalb des vorgegebenen Wertes liegenden Schwell­ wert überschreiten, derart, daß die Emitter-Kollektor-Strecke des Schutztransistors (28) leitend wird und Übergangsströme von dem Halbleiterbauelement (22) ableitet.

2. Schutzschaltung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Emitter des Schutz­ transistors (28) mit dem zu schützenden Halbleiterbauele­ ment (22) derart zusammengeschaltet ist, daß zwischen dem Schaltungspunkt (T _i ) und dem Halbleiterbauelement praktisch keine Offsetspannung herrscht.

3. Schutzschaltung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß das zu schützende Halb­ leiterbauelement (22) einen Transistor enthält, der mit einer ersten Eingangselektrode (Basis) an den Schaltungs­ punkt (T _i ) gekoppelt ist und zwischen einer zweiten und dritten Elektrode eine Hauptstromstrecke (Kollektor-Emitter- Strecke) bildet, und daß die Vorspannungen des Schutztran­ sistors (28) so gewählt sind, daß er bei vorübergehenden Überspannungen den Transistor gegen übermäßige Eingangs­ ströme in Sperrichtung eines seiner Halbleiterübergänge schützt.

4. Schutzschaltung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß der zu schützende Halb­ leiterübergang der Emitter-Basis-Übergang des Transistors ist.

5. Schutzschaltung nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Schutztransistor (28) und der Transistor (22) gleiche bzw. ähnliche Bau­ elemente desselben Leitungstyps sind.

6. Schutzschaltung nach einem der Ansprüche 2-5, dadurch gekennzeichnet, daß der Pegel des vom Schutztransistor (28) bei kurzzeitigen Überspannungen abgeleiteten Stromes hauptsächlich durch den verteilten Kollektorzonenwiderstand des Schutztransistors bestimmt wird.

7. Schutzschaltung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Halbleiterbau­ element (22) und der Schutztransistor (28) in einer Videosignalverarbeitungsschaltung eines Fernsehempfängers mit einer Bildwiedergaberöhre (18) enthalten sind, daß für die Bildwiedergaberöhre eine eine Hochspannung liefernde Betriebsspannungsquelle (19) vorgesehen ist, und daß der Schaltungspunkt (T _i ) an einer Stelle liegt, wo durch Bild­ röhrenüberschläge verursachte vorübergehende Hochspannungen auftreten.

8. Schutzschaltung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß ein einstellbarer Span­ nungsteiler (59) zwischen einen ersten und einen zweiten Betriebspotentialpunkt (+ 12V Masse) geschaltet ist und mit seinem Abgriff an den Schaltungspunkt gekoppelt ist, und daß eine Vorspannungsschaltung zur Vorspannung des Schutztransistors (57) vorgesehen ist, die bei Einstellungen des Spannungsteilers (59) zwi­ schen Minimal- und Maximalextremwerten gesperrt bleibt, sofern keine Überspannungen auftreten (Fig. 5).

9. Schutzschaltung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Vorspannungsschal­ tung einen Transistor (56) enthält, an dessen Basis eine Bezugsvorspannung geführt ist, dessen Kollektor mit einer Betriebsspannung (+ V _cc ) gekoppelt ist und dessen Basis- Emitter-Übergang in Reihe mit dem Basis-Emitter-Übergang des Schutztransistors (57) zwischen der Bezugsvorspannung und dem Schaltungspunkt (T _i ) liegt (Fig. 5).