DE3201933C2 - Halbleiter-Schutzschaltungsanordnung - Google Patents

Halbleiter-Schutzschaltungsanordnung

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Abstract

Um eine Halbleiter-Schutzschaltung zu schaffen, die dazu geeignet ist, einen integrierten Schaltkreis vor hohen Überspannungen zu schützen, wird ein Paar komplementär leitender Transistoren und ein linearer oder nichtlinearer Widerstand als Bestandteil des integrierten Halbleiteraufbaus vorgeschlagen. Die komplementär leitenden Transistoren und der Widerstand sind so geschaltet, daß sie ein Zwei-Pol-PNPN-Bauelement bilden, das bei Überschreiten einer vorbestimmten Schwelle der an den Polen anliegenden Spannung hohen Strom leiten kann.

Description

  • Die Erfindung betrifft eine Halbleiter-Schutzschaltungsanordnung gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1, wie sie aus der DE-OS 29 51 421 bekannt ist.
  • Viele elektrische Geräte enthalten gegen Beschädigung durch hohe Überspannungen ungeschützte integrierte Schaltungen. In einem integrierte Schaltkreise für die Bild- und Tonsignalverarbeitung enthaltenden Fernsehempfänger wird die Anode der Bildröhre mit hoher Spannung, z. B. 25 000 Volt, betrieben. Hohe Überspannungen werden durch Lichtbogenbildung an der Bildröhre erzeugt. Solche Lichtbogen treten auf, wenn die Hochspannungs-Anode der Bildröhre schnell entladen wird. Auch bei normalem Betrieb des Fernsehempfängers kann zwischen der Anode und einer oder mehreren anderen auf niedrigerem Potential befindlichen Elektroden der Röhre eine Lichtbogenbildung auftreten. In jedem Fall führt die Bogenbildung zu hohen Einschaltspannungen und sonstigen Überspannungen mit positiven und negativen Spitzen von oft mehr als 100 Volt an den Eingangsklemmen der integrierten Schaltkreise, wobei die Dauer der Überspannungen zwischen einer und mehreren Mikrosekunden liegen kann.
  • Auch elektrostatische Entladungen können Ursache für die Hochspannungs-Einschwingvorgänge in Fernsehempfängern sein. Eine elektrostatische Aufladung kann durch den Benutzer über die Steuermittel des Empfängers unter Bildung hoher, zur Beschädigung vorhandener integrierter Schaltkreise führender Überspannungen entladen werden.
  • In der DE-OS 29 51 421 wird ein aus zwei zusammengesetzten Transistoren bestehender Thyristor als Schaltungsanordnung zum Schutz gegen Spannungsstöße beschrieben. Die bekannte Schutzschaltung enthält ein in einem Halbleiterkörper gebildetes und jeweils Emitter-, Basis- und Kollektor-Elektroden besitzendes Transistorpaar mit erstem und zweitem Transistor. Durch Koppeln der Basis-Elektrode des ersten Transistors mit der Kollektor-Elektrode des zweiten Transistors sowie der Basis-Elektrode des zweiten Transistors mit der Kollektor-Elektrode des ersten Transistors entsteht eine Schutzschaltung nach Art einer Vierschichtdiode. Der eine Endkontakt der Vierschichtdiode wird durch die Emitter-Elektrode des ersten Transistors gebildet, welche mit der Klemme einer Betriebsspannungsquelle zu verbinden ist. Die andere Elektrode der Vierschichtdiode wird durch die Emitter-Elektrode des zweiten Transistors gebildet, die mit der Klemme des Signaleingangs eines Nutzkreises zu kontaktieren ist.
  • In der US-PS 36 97 807 wird ein Schutzschaltkreis mit einem Thyristor mit N-Gate vorgesehen, dessen Gateimpuls (über eine Zenerdiode) mit seiner Kathode abgeleitet wird. In einem anderen Ausführungsbeispiel derselben Druckschrift wird ein Thyristor mit P-Gate vorgesehen, dessen Gateimpuls von seiner Anode abzuleiten ist. Eine andere Konstellation der Schaltelemente bei einem Schutzkreis wird in " SCR-Manual", 1961, Seiten 94/95, dargestellt. In diesem Fall wird der Gateimpuls für ein P-Gate von der Anode abgeleitet, ein Widerstand zwischen Gate und Kathode ist nicht vorhanden.
  • Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine planare Schutzschaltung mit einem Thyristor mit zwei Anschlußklemmen zu schaffen, bei der eine Klemme mit einem Anschluß der zu schützenden Schaltung und die andere Klemme mit einer Betriebsspannungsquelle zu verbinden ist, wobei die Schutzschaltung dann leitend wird und eine Beschädigung des Nutzkreises verhindert, wenn dort Überspannungen auftreten, die größer sind als die Spannung an der Betriebsspannungsklemme. Für die Halbleiter-Schutzschaltungsanordnung gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1 wird die Lösung im Kennzeichen des Anspruchs 1 beschrieben.
  • Es wird eine Schutzschaltung eines integrierten Schaltkreises mit einem Paar entgegengesetzt leitender Transistoren und einem integral im Halbleiterkörper enthaltenden linearen oder nicht linearen Widerstandselement geschaffen. Das Paar entgegengesetzt leitender Transistoren und das Widerstandselement werden so zueinander angeordnet, daß ein Dipol entsteht, der bei Überschreiten einer vorbestimmten Spannungsschwelle durch die Spannungsdifferenz zwischen den beiden Polen einen hohen Strom leiten kann.
  • Anhand der schematischen Darstellung von Ausführungsbeispielen wird die Erfindung näher erläutert. Es zeigt
  • Fig. 1 einen Schnitt durch eine Halbleiter-Schutzschaltungsanordnung;
  • Fig. 2 das Schaltbild der Anordnung nach Fig. 1;
  • Fig. 3 einen Schnitt durch eine abgewandelte Halbleiter-Schutzschaltungsanordnung; und
  • Fig. 4 das Schaltbild der Anordnung nach Fig. 3.
  • Gemäß Fig. 1 wird eine Halbleiter-Schutzschaltungsanordnung auf einem aus P-leitendem Silizium bestehenden Substrat 10 dargestellt. Auf das Substrat 10 wird eine epitaxiale Halbleiterschicht 12 aufgebracht, die aus N--leitendem Material bestehen kann. Innerhalb der N--leitenden Halbleiterschicht 12 wird eine P-leitende, erste Halbleiterzone 14 gebildet. Die Halbleiterzone 14 grenzt mit einem PN-Übergang an die N--leitende Halbleiterschicht 12 an. Innerhalb der Halbleiterschicht 12 wird eine P-leitende, zweite Halbleiterzone 16 hergestellt, die ebenfalls einen PN-Übergang mit der Halbleiterzone 12 bildet. Innerhalb der P-leitenden zweiten Halbleiterzone 16 wird eine N&spplus;-leitende Emitterzone 18 so hergestellt, daß sie einen PN-Übergang zu der P-leitenden, zweiten Halbleiterzone 16 erhält. Innerhalb der N--leitenden epitaxialen Halbleiterschicht 12 wird ferner eine N&spplus;-leitende Kontaktierungszone 20 erzeugt. Unter den P-leitenden Halbleiterzonen 14 und 16 liegt eine vergrabene Halbleiterzone 11 als N&spplus;-leitende Tasche.
  • Auf der Oberfläche der N--leitenden Halbleiterschicht 12 liegt eine, beispielsweise aus Siliziumdioxid bestehende Isolierschicht 22. In die Isolierschicht 22 werden über den Zonen 14, 18 und 20 Öffnungen eingebracht, die dazu dienen, elektrische Kontakte zu den jeweiligen Zonen herzustellen. Auf der Isolierschicht 22 befindet sich ein z. B. aus Aluminium bestehender erster Anschlußleiter 26. Dieser durch die Öffnungen hindurchgreifende Leiter wirkt als Anchluß der Emitter- und Kontaktierungszonen 18 bzw. 20. Der erste Anschlußleiter 26 wird ferner mit einer auf die positive Betriebsspannung V+ zu schaltende Klemme 30 verbunden. Durch eine weitere Öffnung der Isolierschicht 22 erstreckt sich ein, beispielsweise ebenfalls aus Aluminium bestehender zweiter Anschlußleiter 24 als Kontakt der ersten Halbleiterzone 14. Diese wird über den zweiten Anschlußleiter 24 mit einer Klemme 28 verbunden, die mit einer Eingangs- oder Ausgangsklemme einer (nicht gezeichneten) Nutzschaltung irgendwo auf dem integrierten Schaltkreis gekoppelt wird. Von der Oberfläche der Halbleiterschicht 12 erstreckt sich bis an das Substrat 10 eine P&spplus;-leitende Isolierzone 32 so grabenartig um die epitaxiale Halbleiterschicht 12 herum, daß diese von anderen Schaltelementen auf dem Substrat 12 getrennt wird.
  • Fig. 2 zeigt ein Schaltbild, das der in dem Halbleiterbauelement gemäß Fig. 1 integrierten Schutzschaltungsanordnung entspricht. Es wird ein lineares Widerstandselement vorgesehen. Hiernach besteht die Anordnung aus einem NPN- Transistor Q 1, einem PNP-Transistor Q 2 und einem als Widerstand R bezeichneten, linearen Widerstandselement. Die Emitter-Elektrode 118, die Basis-Elektrode 116 und die Kollektor-Elektrode 112 des Transistors Q 1 entsprechen den Zonen 18, 16 bzw. 12 nach Fig. 1. Die Emitter-Elektrode 114, die Basis-Elektrode 112 und die Kollektor-Elektrode 116 des Transistors Q 2 entsprechen den Zonen 14, 12 bzw. 16 nach Fig. 1. Der mit R bezeichnete Widerstand 120 wird zwischen die Basis-Elektrode 112 von Q 2 und die Emitter-Elektrode 118 von Q 1 geschaltet und entspricht dem Bereich der N- -leitenden epitaxialen Halbleiterschicht 12 zwischen der P-leitenden, zweiten Halbleiterzone 16 und der N&spplus;-leitenden Kontaktierungszone 20 in Fig. 1. Der Leiter 126 zwischen der Emitter-Elektrode des Transistors Q 1 und dem Widerstand R wird durch den ersten Anschlußleiter 26 gemäß Fig. 1 gebildet.
  • Der Wert des Widerstands R wird durch den spezifischen Widerstand der N--leitenden Halbleiterschicht 12 und die Geometrie der Schicht zwischen der P-leitenden Halbleiterzone 16 und der N&spplus;-leitenden Kontaktierungszone 20 (Fig. 1) bestimmt. Beispielsweise kann der Widerstandswert R durch Vergrößern des Abstands der N&spplus;-leitenden Kontaktierungszone 20 von der P-leitenden Halbleiterzone 16 erhöht werden. Ferner wird der spezifische Widerstand der N--leitenden, epitaxialen Halbleiterschicht 12 beträchtlich durch die N&spplus;-leitende, vergrabene Halbleiterzone 11 herabgesetzt. Letztere wird daher zwar direkt unter den P-leitenden Halbleiterzonen 14 und 16 angeordnet, sie soll sich aber nicht unter den Teil der N --leitenden Halbleiterschicht 12 zwischen der P-leitenden Halbleiterzone 16 und der N&spplus; -leitenden Kontaktierungszone 20 erstrecken.
  • Gemäß Fig. 2 werden die Transistoren Q 1 und Q 2 so zusammengeschaltet, daß sie gemeinsam einen gesteuerten ( Silizium-)PNPN-Gleichrichter (Thyristor) bilden. Insbesondere sind die Basis-Elektrode von Q 1 mit der Kollektor-Elektrode von Q 2 und die Basiselektrode von Q 2 mit der Kollektor-Elektrode von Q 1 leitend verbunden. Der Widerstand R ist wirksam parallel zu dem Kollektor-Emitter-Pfad des Transistors Q 1 geschaltet.
  • Fig. 3 zeigt eine gegenüber Fig. 1 und 2 abgewandelte Halbleiter-Schutzschaltungsanordnung auf einem Substrat 10. Das Substrat 10 kann aus P-leitendem Silizium bestehen und eine vergrabene Halbleiterzone 11 mit N&spplus;-Leitung enthalten. Auf das Substrat 10 wird wiederum eine N--leitende Halbleiterschicht 12 epitaxial aufgewachsen. In der Halbleiterschicht 12 wird eine P-leitende, mit dem umgebenden N- -Material einen PN-Übergang bildende, erste Halbleiterzone 14 hergestellt. Außerdem werden wiederum die P-leitende, einen PN-Übergang mit der Halbleiterschicht 12 bildende, zweite Halbleiterzone 16 in der Halbleiterschicht 12 und die N&spplus;- leitende Emitterzone 18 in der zweiten Halbleiterzone 16 gebildet. Die Emitterzone 18 grenzt mit einem PN-Übergang an das Material der zweiten Halbleiterzone an. Die Kombination der Zonen 12, 16 und 18 entspricht dem Kollektor, das Basis und dem Emitter des Transistors Q 1. In diesem Ausführungsbeispiel werden eine P-leitende Basiszone 38 in dem N&supmin;-leitenden, epitaxialen Material der Halbleiterschicht 12 und eine N&spplus;-leitende Kontaktierungszone 20 innerhalb der P-leitenden Basiszone 38 gebildet. Die Zonen 20 und 38 repräsentieren zusammen mit einer in der Halbleiterschicht 12 hergestellten N&spplus;-leitenden an die P-leitende Basiszone 38 angrenzenden Kollektorzone 36 den Emitter, die Basis bzw. den Kollektor eines Transistors Q 3. Es sei ferner darauf hingewiesen, daß sich unterhalb der P-leitenden Zonen 12, 16 und 38 wieder die vergrabene Halbleiterzone 11 als N&spplus;-leitende Tasche befindet.
  • Auf der Oberfläche der Halbleiterschicht 12 liegt eine beispielsweise aus Siliziumdioxid bestehende Isolierschicht 22. Oberhalb der Zonen 14, 18, 36, 38 und 20 werden zum Herstellen der jeweiligen elektrischen Anschlüsse Öffnungen in die Isolierschicht 22 eingebracht. Zunächst erstreckt sich durch die Isolierschicht 22 ein, beispielsweise aus Aluminium bestehender erster Anschlußleiter 26 zum ohmschen Kontaktieren der Emitterzone 18. Zugleich stellt ein beispielsweise ebenfalls aus Aluminium bestehender dritter Anschlußleiter 34 einen ohmschen Kontakt mit den Kollektor- und Basiszonen 36 bzw. 38 her und schließt die Basis- und Kollektorzonen Q 3 unter Bildung einer Diode kurz. Der erste Anschlußleiter 26 wird ferner mit Hilfe eines Anschlußdrahtes 42 oder dergleichen mit der mit positiver Betriebsspannung V+ zu beaufschlagenden Klemme 30 verbunden. Zum Kontaktieren der ersten Halbleiterzone 14 dient ein, z. B. aus Aluminium bestehender, und sich durch eine entsprechende Öffnung der Isolierschicht 22 erstreckender zweiter Anschlußleiter 24. Mit diesem wird eine Klemme 28 gekoppelt. Die Klemme 28 wird außerdem mit der Eingangs- oder Ausgangsklemme einer nicht gezeichneten, irgendwo auf dem IC-Halbleiterschaltkreis angeordneten Nutzschaltung verbunden. Von der Oberfläche der epitaxialen Halbleiterschicht 12 erstreckt sich eine trennende, P&spplus;-leitende Isolierzone 32 bis zum Substrat 10. Dabei umgibt die Isolierzone 32 die Halbleiterschicht 12 und trennt dadurch die Schutzschaltungsanordnung von anderen Schaltelementen auf dem Substrat 12. Es sei darauf hingewiesen, daß beim Herstellen der halbleitenden Isolierzone 32 zugleich eine zusätzliche P&spplus;-leitende Halbleiterzone 40 im Bereich der ersten Halbleiterzone 14 hergestellt werden kann. Diese zusätzliche Halbleiterzone 40 wirkt verbessernd auf den Emitter-Injektionswirkungsgrad und verringernd auf den "Ein"-Widerstand von Q 2.
  • In Fig. 4 wird der Schaltkreis der integrierten Schaltung gemäß Fig. 3 schematisch dargestellt. Das Widerstandselement ist in diesem Falle ein nichtlinearer Widerstand in Form einer Diode. Die Schutzschaltung enthält einen NPN- Transistor Q 1, einen PNP-Transistor Q 2 und den durch den als Diode geschalteten NPN-Transistor Q 3 gebildeten, nichtlinearen Widerstand. Die Emitterelektrode 118, die Basiselektrode 116 und die Kollektorelektrode 112 des Transistors Q 1 entsprechen den Zonen 18, 16 bzw. 12 nach Fig. 3. Die Emitterelektrode 114, die Basiselektrode 116 und die Kollektorelektrode 112 des Transistors Q 2 entsprechen den Zonen 14, 12 bzw. 16 gemäß Fig. 3. Der als Diode geschaltete Transistor Q 3 wird zwischen die Basiselektrode Q 2 und die Klemme 30 einer Betriebsspannung V+ gelegt. Die Basiszone 138 und die Kollektorzone 136 von Q 3 werden zum Bilden einer Diode durch den dritten Anschlußleiter 34 (Fig. 3) kurzgeschlossen, während die Emitterzone 140 ( Kontaktierungszone 20 gemäß Fig. 3) über einen Leiter 144 ( Leiterschicht 44 gemäß Fig. 3) mit einer an der Betriebsspannung V+ liegenden Klemme 30 zu verbinden ist. Zum Vervollständigen der Vorrichtung wird der Leiter 142 zwischen den Emitter 140 von Q 3 und den Emitter 118 von Q 1 (über die Leiterschicht 126) mit der Klemme 30 verbunden.
  • Der Wert des Widerstands R wurde in Fig. 1 allein durch den spezifischen Widerstand der N-leitenden, epitaxialen Halbleiterschicht 12 und die Geometrie dieser Schicht im Bereich zwischen der P-leitenden, zweiten Halbleiterzone 16 und der N&spplus;-leitenden Kontaktierungszone 20 bestimmt. Beispielsweise kann der Wert des Widerstands R durch Vergrößern des Abstands zwischen den Zonen 20 und 16 erhöht werden. Wie in der Schaltung nach Fig. 2 ist ein Basisstrom zum Triggern von Q 2 erforderlich, um zu erreichen, daß eine Rückkopplung eintritt und die Transistorkombination Q 1/Q 2 schaltet.
  • In der Schaltung nach Fig. 4 wird durch die Gegenwart von Q 3 (das nichtlineare Widerstandselement) bei Vorspannung in Durchlaßrichtung ein zusätzlicher Spannungsabfall von etwa 0,6 Volt geschaffen, der vor Eintreten des Triggerns zu überwinden ist. Durch die Gegenwart von Q 3 wird aber eine der Diode entsprechende Durchbruchspannung von etwa 7 Volt in Sperrichtung eingebracht, die zu einer weiteren Durchbruchspannung von etwa 8 Volt in Sperrichtung hinzuzuziehen ist. Diese Durchbruchspannung von 8 Volt rührt von der Gegenwart der P&spplus;-leitenden tiefen, zusätzlichen Halbleiterzone 40 her, wenn diese Kontakt mit der N&spplus;-leitenden vergrabenen Halbleiterzone 11 hat. Auf diese Weise wird eine gesamte Durchbruchspannung von etwa 15 Volt in Sperrichtung erreicht, die erforderlich ist, wenn mit einer Betriebsspannung von etwa 12 Volt gearbeitet wird.
  • Ebenso wie gemäß Fig. 2 werden die Transistoren Q 1 und Q 2 nach Fig. 4 als gesteuerter PNPN-Silizium-Gleichrichter geschaltet. Insbesondere werden die Basiselektrode von Q 1 mit der Kollektorelektrode von Q 2 und die Basiselektrode von Q 2 mit der Kollektorelektrode von Q 1 gekoppelt. Der als Diode geschaltete Transistor Q 3 wird in seiner Wirkung parallel zu dem Kollektor-Emitter-Pfad des Transistors Q 1 geschaltet.
  • Die Schutzschaltungsanordnung ist sowohl im Falle von Fig. 2 als auch im Falle von Fig. 4 über einen Leiter 126 mit einer Klemme 30 verbunden, die mit einer positiven Betriebsspannung V+ zu beaufschlagen ist. Die Anordnung ist außerdem mit ihrer Emitterelektrode des Transistors Q 2 mit einer Klemme 28 verbunden, auf die der zu schützende Nutzkreis zu schalten ist.
  • Beim Betrieb schwankt das an der Klemme 28 anstehende Potential im allgemeinen unterhalb V+. Solange das Potential an der Klemme 28 unter V+ liegt, wird der Basis-Emitter-Übergang des Transistors Q 2 in Sperrichtung vorgespannt und die Transistoren Q 1 und Q 2 sind nichtleitend.
  • Durch eine hohe Überspannung an der Klemme 28 kann dessen Potential positiver werden als V+. Wenn die Potentialdifferenz zwischen der Klemme 28 und der Betriebsspannungsklemme 30 größer wird als die kombinierten Basis-Emitterspannungen (V BE ) der Transistoren Q 2 und Q 3 in Durchlaßrichtung werden, beginnt der Transistor Q 2 Kollektorstrom zu leiten. Die Leitung durch die Kollektorelektrode des Transistors Q 2 liefert Basisstrom zum Transistor Q 1 und macht diesen leitend. Die Leitung durch die Kollektorelektrode des Transistors Q 1 erzeugt wiederum Basisstrom für den Transistor Q 2, so daß die Transistoren Q 1 und Q 2 schließlich beide hochleitend werden. Wenn der durch die hohe Überspannung von der Klemme 28 zur Betriebsspannungsklemme 30 gelieferte Strom unter einen minimalen Haltestrom fällt, schaltet der Transistor Q 2 ab und sperrt dadurch den Basisstrom zum Transistor Q 1, so daß die Schutzschaltungsanordnung wieder nichtleitend wird. Auf diese Weise wird die Energie einer an der Klemme 28 eine positive Spannung erzeugenden hohen Überspannung bzw. Einschaltspannung durch die Ableitung über die Transistoren Q 1 und Q 2 zur Klemme 30 verteilt mit dem Ergebnis, daß der zu schützende Nutzkreis vor Beschädigungen bewahrt wird.

Claims (7)

1. Halbleiter-Schutzschaltungsanordnung mit
- einem Halbleitersubstrat (10),
- einer auf dem Halbleitersubstrat (10) angeordneten Halbleiterschicht (12) eines ersten Leitungstyps (N),
- einer ersten (14) und einer zweiten (16) Halbleiterzone eines zweiten Leitungstyps (P), wobei die beiden Halbleiterzonen (14, 16) in der Halbleiterschicht (12) angeordnet sind, und
- einer in der zweiten Halbleiterzone (16) gebildeten Emitterzone (18) des ersten Leitungstyps (N) ,
- wobei die Emitterzone (18) mittels eines ersten Anschlußleiters (26) kontaktiert ist,
dadurch gekennzeichnet,
- daß der erste Anchlußleiter (26) mit einer Klemme (30) einer Betriebsspannungsquelle verbunden ist,
- daß die erste Halbleiterzone (14) mittels eines zweiten Anschlußleiters (24) kontaktiert und mit einer Klemme (28) einer zu schützenden Nutzschaltungsanordnung verbunden ist,
- daß eine Kontaktierungszone (20) vom ersten Leitungstyp (N) im Abstand von der zweiten Halbleiterzone (16) in der Halbleiterschicht (12) angeordnet ist, und
- daß die Kontaktierungszone (20) über den ersten Anschlußleiter (26) mit der Klemme (30) der Betriebsspannungsquelle verbunden ist.
2. Halbleiter-Schutzschaltungsanordnung nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch eine vergrabene Halbleiterzone (11) vom ersten Leitungstyp mit im Vergleich zur Halbleiterschicht (12) geringerem spezifischen Widerstand im Bereich unterhalb der ersten und zweiten Halbleiterzone (14, 16) zwischen der Halbleiterschicht (12) und dem Halbleitersubstrat (10).
3. Halbleiter-Schutzschaltungsanordnung nach Anspruch 1 oder 2, gekennzeichnet durch eine von der, dem Halbleitersubstrat (10) gegenüberliegenden Hauptfläche der Halbleiterschicht (12) bis zum Halbleitersubstrat (10) reichende und die Halbleiterschicht (12) umgebende Isolierzone (32) des zweiten Leitungstyps.
4. Halbleiter-Schutzschaltungsanordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß das Halbleitersubstrat (10) aus P-leitendem Silizium besteht.
5. Halbleiter-Schutzschaltungsanordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Halbleiterschicht (12) eine N-leitende Epitaxialschicht ist.
6. Halbleiter-Schutzschaltungsanordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Kontaktierungszone (20) vollständig von einer sich von der dem Halbleitersubstrat (10) gegenüberliegenden Hauptfläche der Halbleiterschicht (12) in diese hineinerstreckenden Basiszone (38) des zweiten Leitungstyps umgeben ist, das sich von der, dem Halbleitersubstrat (10) gegenüberliegenden Hauptfläche der Halbleiterschicht (12) eine Kollektorzone (36) des ersten Leitungstyps in die Halbleiterschicht (12) anstoßend an die Basiszone (38) hineinerstreckt und daß die Kontaktierungs-, die Basis- und die Kollektorzonen ( 38, 20, 36) zusmmen mit einem weiteren, die Basis- (38) und die Kollektorzone (36) verbindenden Anschlußleiter (34) einen als Diode geschalteten Transistor (Q 3) bilden (Fig. 3 und 4).
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Publications (2)

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KR (1) KR860000714B1 (de)
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FI (1) FI74166C (de)
FR (1) FR2499325B1 (de)
GB (2) GB2092377B (de)
IT (1) IT1151504B (de)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE3835569A1 (de) * 1988-10-19 1990-05-03 Telefunken Electronic Gmbh Schutzanordnung
DE4004526C1 (de) * 1990-02-14 1991-09-05 Texas Instruments Deutschland Gmbh, 8050 Freising, De

Families Citing this family (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS5948951A (ja) * 1982-09-14 1984-03-21 Toshiba Corp 半導体保護装置
US4484244A (en) * 1982-09-22 1984-11-20 Rca Corporation Protection circuit for integrated circuit devices
US4562454A (en) * 1983-12-29 1985-12-31 Motorola, Inc. Electronic fuse for semiconductor devices
KR900008746B1 (ko) * 1986-11-19 1990-11-29 삼성전자 주식회사 접합 파괴장치 반도체장치
US5224169A (en) * 1991-05-13 1993-06-29 Thomson Consumer Electronics, Inc. Protection arrangement for an audio output channel
US5235489A (en) * 1991-06-28 1993-08-10 Sgs-Thomson Microelectronics, Inc. Integrated solution to high voltage load dump conditions
USD793867S1 (en) 2015-08-28 2017-08-08 The Procter & Gamble Company Container
USD794465S1 (en) 2015-08-28 2017-08-15 The Procter & Gamble Company Container
USD793250S1 (en) 2015-09-07 2017-08-01 The Procter & Gamble Company Container

Family Cites Families (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US3524113A (en) * 1967-06-15 1970-08-11 Ibm Complementary pnp-npn transistors and fabrication method therefor
DE1901075A1 (de) * 1969-01-10 1970-08-13 Bosch Gmbh Robert Zweipoliges elektrisches Schaltelement
JPS55113358A (en) * 1979-02-23 1980-09-01 Hitachi Ltd Semiconductor device
GB2056808A (en) * 1979-08-17 1981-03-18 Lumenition Ltd Power transistor protection

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE3835569A1 (de) * 1988-10-19 1990-05-03 Telefunken Electronic Gmbh Schutzanordnung
DE4004526C1 (de) * 1990-02-14 1991-09-05 Texas Instruments Deutschland Gmbh, 8050 Freising, De

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Publication number Publication date
GB2092377A (en) 1982-08-11
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FI74166C (fi) 1987-12-10
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CA1179406A (en) 1984-12-11
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KR860000714B1 (ko) 1986-06-07
ES8307416A1 (es) 1983-06-16
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GB2092377B (en) 1985-07-31

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