DE4017992A1 - Transistor mit strommessfunktion - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf einen Transistor, der die Funktion zum Erfassen der Stromstärke eines Hauptstroms hat, und kann bei unterschiedlichen Arten von Transistoren ange­ wandt werden, wie an bipolaren Transistoren, Transistoren mit statischer bzw. Ladungsinduktion und Feldeffekttransi­ storen.

Es sind Mehrfachemittertransistoren bekannt, die jeweils eine gemeinsame Kollektorzone, eine gemeinsame Basiszone und eine Anzahl von Emitterzonen haben. Um mit einem solchen Mehrfachemittertransistor Strom zu messen, werden die mei­ sten der Emitterzonen als Emitter eines Transistor-Haupt­ teils für das Leiten eines Hauptstroms eingesetzt, während einige wenige restliche Emitterzonen als Emitter eines Meßteils des Transistors für die Strommessung verwendet werden. Grunglegend fließt über den Meßteil ein schwacher Strom bzw. Meßstrom, der zu dem über den Hauptteil des Transistors fließenden Hauptstrom proportional ist. Auf diese Weise kann durch das Messen der Stromstärke des schwa­ chen Stroms mit einer externen Strommeßschaltung die Strom­ stärke des Hauptstroms ermittelt werden.

In dem vorstehend beschriebenen herkömmlichen Transistor mit der Strommeßfunktion haben der Hauptteil und der Meßteil des Transistors eine gemeinsame Kollektorzone, eine gemeinsame Basiszone und gesonderte Emitterzonen. Daher ändert sich bei einer Änderung des Stroms und der Temperatur wegen der Auswirkung des Emitteranschlußwiderstands bei der Strommes­ sung die Basis-Emitter-Spannung sowohl des Hauptteils als auch des Meßteils des Transistors, wodurch sich das Verhält­ nis zwischen den in diese Transistorstrecken fließenden Basisströmen ändert. Hierdurch wird dementsprechend das Verhältnis zwischen dem Hauptstrom und dem Meßstrom verän­ dert, was es schwierig macht, auf genaue Weise von der Stromstärke des Meßstroms ausgehend die Stromstärke des Hauptstroms zu ermitteln. Daher kann der Strom nicht mit hoher Genauigkeit gemessen werden.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Transistor mit Strommeßfunktion zu schaffen, der eine Strommessung mit hoher Genauigkeit ohne Beeinträchtigung durch Strom- oder Temperaturänderungen ermöglicht.

Die Aufgabe wird erfindungsgemäß mit den im kennzeichnenden Teil des Patentanspruchs 1 aufgeführten Mitteln gelöst.

Bei einer vorteilhaften Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Transistors sind ferner gemäß Patentanspruch 3 Stromteiler­ widerstände vorgesehen, die einen gemeinsamen Basisstrom in einem konstanten Verhältnis aufteilen und die Teilströme den jeweiligen Basiszonen des Hauptteils bzw des Meßteils des Transistors zuführen. Die Stromteilerwiderstände können nicht nur Polysilicium-Widerstände oder eindiffundierte Widerstände sein, die mit dem Transistor integriert ausge­ bildet sind, sondern auch gesonderte Widerstandskomponenten außerhalb des Transistors.

Die erfindungsgemäße Gestaltung kann nicht nur an einem bipolarem Transistor, sondern auch an einem Transistor mit statischer bzw. Ladungsinduktion oder einem Feldeffekttran­ sistor angewandt werden. Daher sind die Ausdrücke "Emitter", "Basis" und "Kollektor" hier im breiten Sinne angewandt, so daß sie jeweils auch die Bedeutung "Source", "Gate" und "Drain" haben.

Gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel haben der Hauptteil und der Meßteil des erfindungsgemäßen Transistors jeweils einzelne gesonderte Basiszonen, denen jeweils aus einer externen Ansteuerungsschaltung bzw. Treiberschaltung Basis­ ströme zugeführt werden. Durch Konstanthalten des Verhält­ nisses der Basisströme wird das Verhältnis der Emitterströme auch dann immer konstant gehalten, wenn sich die Stromstärke oder die Temperatur ändert. Auf diese Weise wird der für die Messung herangezogene Strom immer zu dem Hauptstrom propor­ tional gehalten. Dadurch wird es möglich, eine genaue Strom­ messung zu erreichen, die nicht durch Änderungen des Stroms und/oder der Temperatur beeinträchtigt ist.

Bei einem zweiten Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen Transistors wird ein den beiden Transistorteilen bzw. Tran­ sistorstrecken aus einer externen Treiberschaltung zugeführ­ ter gemeinsamer Basisstrom durch die Stromteilerwiderstände in einen Hauptbasisstrom und einen Meßbasisstrom geteilt, wobei der Hauptbasisstrom in den Hauptteil des Transistors und der Meßbasisstrom in den Meßteil des Transistors gelei­ tet werden. Da in diesem Fall das Werteverhältnis zwischen den Stromteilerwiderständen immer konstant ist, ist auch immer das Stromstärkeverhältnis zwischen dem Hauptbasisstrom und dem Meßbasisstrom konstant. Daher muß aus der externen Treiberschaltung nicht jeweils ein Basisstrom der Hauptbasis und der Meßbasis zugeführt werden, sondern nur einer schein­ bar einzigen Basis ein gemeinsamer Basisstrom. Infolgedessen kann die Treiberschaltung einfacher gestaltet sein. Darüber­ hinaus sind trotz der scheinbar einzigen Basis die Basiszo­ nen und die Emitterzonen praktisch unabhängig voneinander ausgebildet. Daher ist das Funktionsprinzip das gleiche wie bei dem ersten Ausführungsbeispiel, so daß unabhängig von Änderungen des Stroms und der Temperatur eine Strommessung mit hoher Genauigkeit ermöglicht ist.

Die Erfindung wird nachstehend anhand von Ausführungsbei­ spielen unter Bezugnahme auf die Zeichnung näher erläutert.

Fig. 1 ist eine Schnittansicht eines bipola­ ren Transistors mit Strommeßfunktion gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel.

Fig. 2 zeigt ein Schaltungssymbol des Transi­ stors mit dem Aufbau nach Fig. 1.

Fig. 3 ist eine Blockschaltung einer Über­ stromschutzschaltung mit dem Transistor nach Fig. 1.

Fig. 4 ist eine Schnittansicht eines bipola­ ren Transistors mit Strommeßfunktion gemäß einem zweiten Ausführungsbeispiel.

Fig. 5 zeigt ein Schaltungssymbol des Transi­ stors mit dem Aufbau nach Fig. 4.

Fig. 6 ist ein Blockschaltbild einer Über­ stromschutzschaltung mit dem Transistor nach Fig. 4.

Fig. 7 ist eine Schnittansicht eines bipola­ ren Transistors mit Strommeßfunktion gemäß einem dritten Ausführungsbeispiel.

Gemäß Fig. 1 hat ein bipolarer Transistor mit Strommeßfunk­ tion gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel zwei p-diffun­ dierte Zonen 2 und 3, die Basiszonen bilden, welche in Abstand voneinander in einem Oberflächenabschnitt eines n-Halbleitersubstrats 1 ausgebildet sind, das eine gemeinsame Kollektorzone bildet. In diese p-Diffusionszonen 2 und 3 sind jeweils n⁺-Zonen 4 und 5 eindiffundiert, die Emitterzo­ nen bilden.

Die Oberfläche dieser Halbleiterzonen ist mit einer Oxid­ schicht 6 wie einer Siliciumdioxid-Schicht (SiO₂) überzogen, während durch in der Oxidschicht 6 geformte Öffnungen hin­ durch auf die p-Diffusionszonen 2 und 3 und die n⁺- Diffusionszonen 4 und 5 ein Metall wie Aluminium aufgebracht ist, um Elektroden 7a, 7b, 7c bzw. 7d zu bilden. Außerdem ist auf der Unterseite des n-Substrats 1 eine Elektrode 8 angebracht.

Durch den vorstehend beschriebenen Aufbau sind eine Haupt- npn-Transistorstrecke bzw. ein Hauptteil T_M des npn- Transistors mit einer Kollektorzone, einer Basiszone und einer Emitterzone, die jeweils durch das n-Substrat 1, die p-Diffusionszone 2 bzw. die n⁺-Diffusionszone 4 gebil­ det sind, und eine Meß-npn-Transistorstrecke bzw. ein Meß­ teil T_S des npn-Transistors mit einer Kollektorzone, einer Basiszone und einer Emitterzone geschaffen, die jeweils durch das n-Substrat 1, die p-Diffusionszone 3 bzw. die n⁺- Diffusionszone 5 gebildet sind. D.h., der Hauptteil T_M und der Meßteil T_S des Transistors haben eine gemeinsame Kollek­ torzone, gesonderte Basiszonen und gesonderte Emitterzonen.

Gemäß Fig. 2 haben die beiden Transistorteile T_M und T_S einen gemeinsamen Kollektor C, während für die Transistor­ teile die Emitter gesondert als ein Emitter E_M (Hauptemit­ ter) für den Hauptteil T_M und ein Emitter E_S (Meßemitter) für den Meßteil T_S ausgebildet sind. Ferner sind die Basen gesondert als eine Basis B_M (Hauptbasis) für den Hauptteil T_M und eine Basis B_S (Meßbasis) für den Meßteil T_S des Transistors ausgebildet.

In dem Transistor mit dem vorstehend beschriebenen Aufbau fließt in den gemeinsamen Kollektor C ein Kollektorgesamt­ strom I_C, während aus dem Hauptemitter E_M ein Emitterstrom bzw. Hauptemitterstrom I_EM abfließt, der einem in die Haupt­ basis B_M fließenden Basisstrom bzw. Hauptbasisstrom I_BM entspricht, und aus dem Meßemitter E_S ein schwacher Emitter­ strom bzw. Meßemitterstrom I_ES abfließt, der einem in die Meßbasis B_S fließenden Basisstrom bzw. Meßbasisstrom I_BS entspricht. Falls in diesem Fall das Verhältnis zwischen den Basisströmen I_BM und I_BS konstant ist, ist das Verhältnis zwischen den Emitterströmen I_EM und I_ES und daher auch das Verhältnis zwischen dem Meßemitterstrom I_ES und dem Kollek­ torstrom I_C konstant.

Da bei diesem Ausführungsbeispiel die beiden Basen B_M und B_S unabhängig voneinander gesondert ausgebildet sind, leitet eine externe Schaltung gesonderte Basisströme in die Basen.

Wenn der Kollektorstrom I_C gemessen werden soll, der einen Hauptstrom darstellt, wird mittels einer externen Strommeß­ schaltung die Stromstärke des Meßemitterstroms I_ES erfaßt, wobei das Verhältnis zwischen dem Hauptbasisstrom I_BM und dem Meßbasisstrom I_BS aus der externen Schaltung konstant gehalten wird. Auf diese Weise kann dann die Stromstärke des Kollektorstroms I_C ermittelt werden, da die Stromstärke des Meßemitterstroms I_ES zu derjenigen des Kollektorstroms I_C proportional ist.

Bei dem vorstehend beschriebenen Ausführungsbeispiel führt die externe Schaltung den getrennten Basen B_M und B_S die Basisströme I_BM und I_BS mit einem konstanten Verhältnis zu, so daß gemäß der vorstehenden Beschreibung das Verhältnis zwischen den Basisströmen I_BM und I_BS selbst dann konstant gehalten werden kann, wenn sich der Strom und/oder die Temperatur ändert. Da infolgedessen das Verhältnis zwischen dem Hauptstrom, nämlich dem annähernd dem Hauptemitterstrom I_EM entsprechenden Kollektorstrom I_C und dem Meßstrom, nämlich dem Meßemitterstrom I_ES immer ohne Beeinträchtigung durch Strom- oder Temperaturänderungen konstant gehalten werden kann, kann aus dem Meßwert des Meßemitterstroms I_ES immer genau die Stromstärke des Kollektorstroms I_C ermittelt werden.

Als nächstes wird anhand der Fig. 3 ein Beispiel für eine Überstromschutzschaltung beschrieben, in der der Transistor mit der Strommeßfunktion gemäß dem ersten Ausführungsbei­ spiel eingesetzt ist und die den Transistor selbst gegen einen Überstrom schützt.

Gemäß Fig. 3 ist ein Transistor T mit Strommeßfunktion an seinem Kollektor C über eine Last 11 mit dem positiven Anschluß einer Gleichstromquelle 12 verbunden, an seinem Hauptemitter E_M über einen gemeinsamen Anschluß 13 mit dem negativen Anschluß der Gleichstromquelle 12 verbunden und an seinem Meßemitter E_S über einen für die Strommessung einge­ setzten Widerstand RS mit dem gemeinsamen Anschluß 13 ver­ bunden. Ferner sind eine Hauptbasis B_M und eine Meßbasis B_S an eine Ansteuerungs- bzw. Treiberschaltung 14 angeschlos­ sen, aus der sie mit Basisströmen I_BM bzw. I_BS mit einem konstanten Verhältnis gespeist werden.

Die an dem an den Meßemitter E_S angeschlossenen Strommeßwider­ stand R_S abfallende Spannung ist an einen Gleichspannungs­ verstärker 15 angelegt, dessen Ausgangsspannung zusammen mit einer Bezugsspannung V_REF aus einer Bezugsspannungsquelle 16 an eine Entscheidungs- und Steuerschaltung 17 angelegt ist.

Die von dem Entscheidungsergebnis abhängige Ausgangsspannung der Steuerschaltung 17 ist als Steuersignal an einen Steuer­ eingang s der Treiberschaltung 14 angelegt.

Die spezielle Funktionsweise der Überstromschutzschaltung ist folgende: Zuerst führt dann, wenn an einen Eingang d der Treiberschal­ tung 14 ein Ansteuerungssignal angelegt wird, die Treiber­ schaltung 14 den Basen B_M und B_S des Transistors T Basis­ ströme I_BM und I_BS mit einem konstanten Verhältnis zwischen diesen zu. Infolgedessen wird der Transistor T leitend, so daß über die Last 11 ein Kollektorstrom I_C fließt, welcher der Hauptstrom ist. Dabei fließt über den Strommeßwiderstand R_S ein schwacher Meßemitterstrom I_ES, so daß an dem Wider­ stand R_S eine Spannung entsteht, die genau zu dem Kollektor­ strom I_C proportional ist. Die Spannung wird durch den Gleichspannungsverstärker 15 mit einem konstanten Verstär­ kungsfaktor verstärkt.

Die Ausgangsspannung des Gleichspannungsverstärkers 15 liegt an der Entscheidungs- und Steuerschaltung 17 an, in der sie mit der Bezugsspannung V_REF verglichen wird. Falls aus irgendeinem Grund die Last 11 kurzgeschlossen ist, so daß der Kollektorstrom I_C übermäßig hoch wird und die Ausgangs­ spannung des Gleichspannungsverstärkers 15 höher als die Bezugsspannung V_REF wird, verringert die Steuerschaltung 17 die dem Transistor T zugeführten Basisströme I_BM und I_BS. Durch diese Gegenkopplung sind die Last 11 und die Gleich­ stromquelle 12 gegen übermäßig hohen Strom geschützt.

In den Fig. 1 ist 3 ist zwar ein bipolarer npn-Transistor dargestellt, jedoch kann natürlich der Transistor statt dessen ein pnp-Transistor sein. Auch in diesem Fall ergeben sich die gleichen Wirkungen.

Die Fig. 4 ist eine Schnittansicht eines bipolaren Transi­ stors mit Strommeßfunktion gemäß einem zweiten Ausführungs­ beispiel, während die Fig. 5 ein Schaltungssymbol dieses Transistors zeigt.

Bei dem zweiten Ausführungsbeispiel gemäß Fig. 4 sind in vorbestimmten Lagen auf der Oxidschicht 6 des Transistors gemäß dem in Fig. 1 gezeigten ersten Ausführungsbeispiel zwei Basisstrom-Teilerwiderstände R_BM und R_BS aus Polysili­ cium gebildet. Ferner sind eine Elektrode 7a, die sich von dem p-Diffusionsbereich 2 zu dem Widerstand R_BM erstreckt, eine Elektrode 7b, die sich von dem p-Diffusionsbereich 3 zu dem Widerstand R_BS erstreckt, und eine Elektrode 7e gebil­ det, die sich von dem Widerstand R_BM zu dem Widerstand R_BS erstreckt.

Aus dem vorstehenden ist ersichtlich, daß zusätzlich zu dem Aufbau des Transistors gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel der Transistor gemäß dem zweiten Ausführungsbeispiel einen derartigen Aufbau hat, daß die Basiszonen, nämlich die p- Diffusionszonen 2 und 3 des Hauptteils T_M bzw. des Meßteils T_S des Transistors jeweils mit den Enden der Basisstromtei­ ler-Widerstände R_BM und R_BS verbunden sind, deren andere Enden mit der gemeinsamen Basiselektrode 7e verbunden sind.

Gemäß der Darstellung in Fig. 5 als Schaltungssymbol haben bei diesem Aufbau die beiden Transistorstrecken bzw. Transi­ storteile T_M bzw. T_S den gemeinsamen Kollektor C, während die Emitter gesondert als ein Emitter E_M (Hauptemitter) für den Hauptteil T_M und als Emitter ES (Meßemitter) für den Meßteil T_S des Transistors ausgebildet sind und die Basen jeweils mit einem Ende der beiden sich von den getrennten Basiszonen weg erstreckenden Widerstände R_BM und R_BS verbun­ den sind, so daß eine scheinbar einzige Basis B gebildet ist.

Die Widerstandswerte der Basisstromteiler-Widerstände R_BM und R_BS werden derart angesetzt, daß R_BM « R_BS gilt, wäh­ rend jeweilige innere Basis-Emitter-Widerstände R_BE und R_BE, der Transistorstrecken T_M und T_S derart gewählt werden, daß R_BE « R_BM und R_BE, « R_BS gilt. Die Widerstandswerte der Widerstände R_BM und R_BS sowie das Verhältnis zwischen diesen können auf geeignete Weise durch Festlegen der Dimensionie­ rung der Widerstände, nämlich der Breite, der Länge, der Dicke und der Form bestimmt werden. Alternativ kann im voraus eine große Anzahl von Grund-Widerständen gleicher Größe geformt werden und diese Widerstände können dann in Reihe oder parallel geschaltet werden, um Widerstände R_BM und R_BS mit den gewünschten Widerstandswerten und dem ge­ wünschten Verhältnis zu erhalten.

In dem Transistor mit dem vorstehend beschriebenen Aufbau wird ein aus einer externen Treiberschaltung in die Basis B geleiteter Basisstrom I_B durch die Widerstände R_BM und R_BS in Ströme I_BM und I_BS (I_BM » I_BS) geteilt, von denen der Strom I_BM als Hauptbasisstrom zu der Basiszone des Haupt­ teils T_M des Transistors fließt und der Strom I_BS als Meßba­ sisstrom zu der Basiszone des Meßteils T_S des Transistors fließt. Andererseits fließt in den gemeinsamen Kollektor C ein Gesamt-Kollektorstrom I_C, während an dem Hauptemitter E_M ein dem Hauptbasisstrom I_BM entsprechender Emitterstrom bzw. Hauptemitterstrom I_EM abfließt und an dem Meßemitter E_S ein dem Meßbasisstrom I_BS entsprechender schwacher Emitterstrom bzw. Meßemitterstrom I_ES abfließt.

Das die beiden Widerstände R_BM und R_BS bildende Polysilicium hat einen bestimmten Temperaturkoeffizienten. Da jedoch die Widerstände R_BM und R_BS aus dem gleichen Polysilicium geformt sind, ist das Verhältnis zwischen ihren Widerstands­ werten unabhängig von Temperaturschwankungen immer konstant.

Da infolgedessen das Verhältnis zwischen Widerstandswerten der Widerstände R_BM und R_BS konstant ist, ist auch immer das Verhältnis zwischen den Stromstärken des Hauptbasisstroms I_BM und des Meßbasisstroms I_BS konstant. Daher ist dann, wenn der aus der externen Treiberschaltung der scheinbar einzigen Basis B zugeführte gemeinsame Basisstrom I_B kon­ stant ist, die Stromstärke eines jeden der Basisströme I_BM und I_BS immer konstant.

Es ist daher nicht erforderlich, daß die externe Treiber­ schaltung wie bei dem ersten Ausführungsbeispiel die Haupt­ basis B_M und die Meßbasis B_S mit ihren jeweiligen Basisströ­ men I_BM und I_BS mit konstantem Verhältnis zwischen den Strömen speist. Die externe Treiberschaltung muß lediglich der scheinbar einzigen Basis B den gemeinsamen Basisstrom I_B zuführen, um dem Hauptteil und dem Meßteil die Basisströme I_BM und I_BS mit einem konstanten Verhältnis zuzuführen. Die externe Treiberschaltung kann daher hinsichtlich der Schal­ tungsanordnung vereinfacht sein. Wenn beispielsweise gemäß der Darstellung in Fig. 6 eine Überstromschutzschaltung mit dem Transistor gemäß diesem zweiten Ausführungsbeispiel aufgebaut wird, muß die Treiberschaltung 14 für die Ansteue­ rung des Transistors lediglich den gemeinsamen Basisstrom I_B steuern, der der scheinbar einzigen Basis B des Transistors T zugeführt wird.

Ferner ist das Funktionsprinzip des Transistors gemäß dem zweiten Ausführungsbeispiel das gleiche wie dasjenige des Transistors gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel, da trotz der scheinbar einzigen Basis B die Basiszonen, nämlich die p-Diffusionszonen 2 und 3, und die Emitterzonen, nämlich die n⁺-Diffusionszonen 4 und 5 jeweils unabhängig voneinander gestaltet sind. Auf diese Weise ist unabhängig von Änderun­ gen des Stroms und/oder der Temperatur eine hochgenaue Strommessung ermöglicht. D.h., solange das Verhältnis zwi­ schen den Stromteilerwiderständen R_BM und R_BS konstant gehalten ist, kann das Verhältnis zwischen dem (ungefähr dem Hauptemitterstrom I_EM entsprechenden) Kollektorstrom I_C, der den Hauptstrom darstellt, und dem Meßemitterstrom I_ES, der der Meßstrom ist, ständig konstant gehalten werden. Auf diese Weise kann aus dem Meßwert des Meßemitterstroms I_ES immer mit hoher Genauigkeit die Stromstärke des Kollektor­ stroms I_C ermittelt werden.

Die Fig. 7 ist eine Schnittansicht eines bipolaren Transi­ stors mit Strommeßfunktion gemäß einem dritten Ausführungs­ beispiel.

Bei diesem dritten Ausführungsbeispiel ist der Leitfähig­ keitstyp einer jeden Halbleiterzone zu demjenigen der entsprechenden Zone bei dem ersten und zweiten Ausführungs­ beispiel entgegengesetzt, so daß ein pnp-Transistor gebildet ist, und Stromteilerwiderstände R_BM und R_BS sind als eindif­ fundierte Widerstände ausgebildet.

Gemäß Fig. 7 sind an einem Oberflächenabschnitt eines p-Halbleitersubstrats 21, das eine gemeinsame Kollektorzone bildet, in gegenseitigem Abstand zwei n-Diffusionszonen 22 und 23 als Basiszonen gebildet, in denen jeweils p⁺- Diffusionszonen 24 und 25 als Emitterzonen gebildet sind. Außerdem sind an einer vorbestimmten Stelle des Oberflächen­ abschnitts des p-Substrats 21 zwei Diffusionszonen als Basisstromteiler-Widerstände R_BM und R_BS gebildet. Die Widerstandswerte der Widerstände R_BM und R_BS sowie das Verhältnis zwischen diesen Widerstandswerten können gleicher­ maßen wie bei den Polysiliciumwiderständen bei dem zweiten Ausführungsbeispiel festgelegt werden. Die ganze Oberfläche des Halbleitersubstrats ist mit einer Oxidschicht 26 überzo­ gen. Durch in der Oxidschicht 26 geformte Öffnungen hindurch sind eine Elektrode 27a auf der n-Diffusionszone 22 und dem Widerstand R_BM, eine Elektrode 27b auf der n-Diffusionszone 23 und dem Widerstand R_BS, eine Elektrode 27c auf der p⁺- Diffusionszone 24, eine Elektrode 27d auf der p⁺-Diffu­ sionszone 25 und eine Elektrode 27e auf der Verbindungstelle zwischen den Widerständen R_BM und R_BS gebildet. Ferner ist auf der ganzen unteren Fläche des Substrat 21 eine Elektrode 28 gebildet.

Der vorstehend beschriebene Aufbau ergibt eine Hauptstrecke bzw. einen Hauptteil T_M eines pnp-Transistors mit einer Kollektorzone, einer Basiszone und einer Emitterzone, die jeweils durch das p-Substrat 21, die n-Diffusionszone 22 und die p⁺-Diffusionszone 24 gebildet sind, und eine Meßstrecke bzw. einen Meßteil T_S des pnp-Transistors mit einer Kollek­ torzone, einer Basiszone und einer Emitterzone, die jeweils durch das p-Substrat 21, die n-Diffusionszone 23 und die p⁺-Diffusionszone 25 gebildet sind. Wie bei dem ersten und zweiten Ausführungsbeispiel haben die beiden Transistor­ strecken bzw. Transistorteile T_M und T_S eine gemeinsame Kollektorzone, gesonderte Basiszonen und gesonderte Emitter­ zonen. Die Transistorstrecken T_S und T_M sind an ihren jewei­ ligen Basiszonen, nämlich an den n-Diffusionszonen 22 und 23 mit jeweils einem Ende der Widerstände R_BM und R_BS verbun­ den, deren andere Enden mit der gemeinsamen Basiselektrode 27e verbunden sind.

Das Schaltungssymbol des Transistors gemäß dem vorstehend beschriebenen dritten Ausführungsbeispiel ist das gleiche wie das in Fig. 5 gezeigte mit der Ausnahme, daß die jewei­ ligen Stromflußrichtungen entgegengesetzt sind. Daher ermög­ licht der Transistor gemäß diesem dritten Ausführungsbei­ spiel wie bei dem zweiten Ausführungsbeispiel eine von Strom- oder Temperaturänderungen unabhängige genaue Strom­ messung, wobei darüberhinaus die Treiberschaltung für das Zuführen eines Basisstroms einfach aufgebaut sein kann.

Bei dem Formen der Widerstände durch das Eindiffundieren von Fremdatomen in Halbleiterzonen müssen die Leitfähigkeitsty­ pen berücksichtigt werden, damit die Transistoreigenschaften nicht durch sich ergebende parasitäre Elemente beeinträch­ tigt werden.

Bei dem zweiten und dritten Ausführungsbeispiel werden die Basisstromteiler-Widerstände R_BM und R_BS innerhalb der Vorrichtung geformt. Diese Widerstände können natürlich außerhalb der Vorrichtung gebildet werden. Es ist jedoch vorzuziehen, die beiden Widerstände in der Vorrichtung auszubilden. In diesem Fall können die Widerstände im glei­ chen Herstellungsschritt unter Verwendung des gleichen Materials gebildet werden, so daß es leicht ist, Widerstände mit gleichen Temperaturkoeffizienten zu erhalten. Infolge­ dessen kann das sich durch die Stromteilung durch die Wider­ stände ergebende Stromstärkeverhältnis zwischen den Basis­ strömen I_BM und I_BS genauer konstant gehalten werden. Hin­ sichtlich der Art und Weise des Herstellens der Widerstände in der Vorrichtung besteht keinerlei Einschränkung auf die im Zusammenhang mit den Ausführungsbeispielen beschriebenen.

Vielmehr können die Widerstände auf irgendeine beliebige Weise hergestellt werden, soweit damit das Verhältnis zwi­ schen den beiden Widerstandswerten konstant gehalten werden kann und die Transistoreigenschaften nicht beeinträchtigt werden.

Die beschriebene Gestaltung kann außer bei einem bipolaren Transistor auch bei verschiedenen Arten von Transistoren wie Transistoren mit statischer bzw. Ladungsinduktion und Feld­ effekttransistoren angewandt werden.

Bei dem ersten Ausführungsbeispiel sind der Hauptteil bzw. die Hauptstrecke und der Meßteil bzw. die Meßstrecke des Transistors mit jeweils gesonderten Basiszonen versehen. Auf diese Weise ist es durch das Zuführen eines Basisstroms zu der jeweiligen Basiszone aus einer externen Treiberschaltung möglich, eine genaue Strommessungsfunktion ohne Beeinträch­ tigung durch Schwankungen hinsichtlich des Stroms und/oder der Temperatur zu erreichen.

Bei dem zweiten Ausführungsbeispiel ist es nicht erforder­ lich, wie bei dem ersten Ausführungsbeispiel jeder der beiden Basen, nämlich der Hauptbasis und der Meßbasis einen Basisstrom zuzuführen, so daß daher nur einer scheinbar einzigen Basis ein gemeinsamer Basisstrom zugeführt werden muß. Eine Treiberschaltung für das Zuführen des Basisstroms kann daher einfach aufgebaut sein. Ferner bilden zwar die Basiszonen scheinbar eine einzige Basis, jedoch wird durch die Basisstromteiler-Widerstände der gemeinsame Basisstrom praktisch in einen Hauptbasisstrom und einen Meßbasisstrom in einem konstanten Verhältnis aufgeteilt, die den jeweili­ gen Basiszonen zugeleitet werden. Daher ist das Funktions­ prinzip das gleiche wie bei dem ersten Ausführungsbeispiel, so daß eine von Strom- oder Temperaturschwankungen unabhän­ gige hochgenaue Strommessung ermöglicht ist.

Ein Transistor mit Strommeßfunktion weist einen Hauptteil für das Führen eines Hauptstroms und einen Meßteil für das Messen der Stromstärke des Hauptstroms auf. Der Hauptteil und der Meßteil haben eine gemeinsame Kollektorzone, jeweils einzelne getrennte Basiszonen und jeweils einzelne getrennte Emitterzonen. Dies ermöglicht es, aus einer externen Trei­ berschaltung einer jeweiligen Basiszone einen Basisstrom zuzuführen. Infolgedessen kann ohne Beeinträchtigung durch Schwankungen hinsichtlich des Stroms und der Temperatur eine hochgenaue Strommessung ausgeführt werden. Ferner können durch das Anschließen von Stromteiler-Widerständen an die jeweiligen Basiszonen des Hauptteils und des Meßteils zum Aufteilen eines gemeinsamen Basisstroms unter einem konstan­ ten Verhältnis die Basiszonen als eine scheinbar einzige Basis betrachtet werden. Auf diese Weise wird die Ansteue­ rung der Basis erleichtert.

Claims (6)

1. Transistor mit Strommeßfunktion, mit einem Hauptteil für das Führen eines Hauptstroms und einem Meßteil für das Erfassen eines über den Hauptteil fließenden Stroms, dadurch gekennzeichnet, daß der Hauptteil (T_M) und der Meßteil (T_S) eine gemeinsame Kollektorzone (1; 21), jeweils einzelne gesonderte Basiszonen (2, 3; 22, 23) und jeweils gesonderte einzelne Emitterzonen (4, 5; 24, 25) haben.

2. Transistor nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß in die gesonderten Basiszonen (2, 3; 22, 23) des Hauptteils (T_M) und des Meßteils (T_S) des Transistors jeweils Basis­ ströme (I_BM, I_BS) unter einem konstanten Stromstärkenver­ hältnis zugeführt sind.

3. Transistor nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch Strom­ teilerwiderstände (R_BM, R_BS) zum Aufteilen eines gemeinsamen Basisstroms (I_B) unter einem konstanten Verhältnis und zum Zuführen der aufgeteilten Basisströme (I_BM, I_BS) zu den Basiszonen (2, 3; 22, 23) des Hauptteils (T_M) und des Meß­ teils (T_S) des Transistors.

4. Transistor nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Stromteilerwiderstände (R_BM, R_BS) mit dem Transistor integriert ausgebildet sind.

5. Transistor nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Stromteilerwiderstände (R_BM, R_BS) Widerstände aus Poly­ silicium sind.

6. Transistor nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Stromteilerwiderstände (R_BM, R_BS) eindiffundierte Wider­ stände sind.