DE4040070A1 - Pnp-lateraltransistor, der die sperrspannung eines npn-transistors verwendet - Google Patents

Pnp-lateraltransistor, der die sperrspannung eines npn-transistors verwendet

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Description

Die Erfindung geht aus von einem PNP-Lateraltransistor gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruches 1.
Wie aus Fig. 5 ersichtlich, werden bei einem konventionellen PNP-Lateraltransistor auf einem p⁻-Substrat 10 eine vergrabene n⁺-Schicht und eine n⁻-Epitaxialschicht 12 vorgesehen und auf diese n⁻-Epitaxialschicht 12 eine p-Diffusionsschicht 13 für den Emitter, eine p-Diffusionsschicht 14 für den Kollektor und eine n⁺-Diffusionsschicht 15 für die Basis des PNP- Lateraltransistors eindiffundiert. Auf den Diffusionsschichten sind über Kontaktlöcher entsprechende Elektroden 13′, 14′ und 15′ ausgebildet. Das Bezugszeichen 16 stellt eine p⁺- Elementtrennschicht dar.
Wird bei einem derartigen Aufbau statische Elektrizität der Basis des PNP-Lateraltransistors zugeführt, wird der Entladeweg für diese statische Elektrizität durch einen zwischen der Basis 15 und dem Kollektor 14 oder zwischen der Basis 15 und dem Emitter 13 verlaufenden Weg ausgebildet.
Es stellt dabei eine bekannte Tatsache dar, daß umso höher die Durchbruchspannung auf dem Entladeweg ist, das Bauelement bzw. der Transistor leicht durch die niedrigere Spannung der statischen Elektrizität zerstört werden kann.
In der Praxis stellt die Durchbruchspannung BVCBO zwischen der Basis 15 und dem Kollektor 14 und die Durchbruchspannung BVEBO zwischen der Basis 15 und dem Emitter 13 jeweils eine Spannung mit hohem Pegel dar, so daß demzufolge sich das Problem ergibt, daß das Bauelement bei der niedrigen Spannung der statischen Elektrizität zerstört wird.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen PNP- Lateraltransistor vorzuschlagen, mit dessen Hilfe das Widerstandsvermögen gegenüber statischer Elektrizität verbessert werden kann.
Diese Aufgabe wird durch die Merkmale des Patentanspruches 1 gelöst.
Die Erfindung betrifft somit einen PNP-Lateraltransistor, der die Sperrspannung eines NPN-Transistors verwendet. Dieser NPN- Transistor ersetzt die Durchbruchspannung des PNP- Lateraltransistors durch die zwischen Kollektor und Emitter des NPN-Transistors liegende Sperrspannung, indem eine n⁺- Diffusionsschicht in einer p-Diffusionsschicht des PNP- Lateraltransistors als gemeinsamer Anschluß ausgebildet wird, wodurch im Entladeweg der statischen Elektrizität das Widerstandsvermögen gegenüber statischer Elektrizität gesteigert wird.
Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche 2 bis 6.
Es wurde nämlich festgestellt, daß, falls bei der Ausbildung des Entladewegs für die statische Elektrizität die Durchbruchspannung eine niedrigere Spannung annimmt, das Widerstandsvermögen gegenüber statischer Elektrizität gesteigert werden kann. Im einzelnen werden die Durchbruchspannungen BVCBO und BVEBO des PNP- Lateraltransistors durch die zwischen Emitter und Kollektor eines NPN-Transistors liegende Sperrspannung LVCEO ersetzt bzw. verdrängt. Hierzu wird eine n⁺-Diffusionsschicht in der Diffusionsschicht ausgebildet, die dem Emitter- oder Kollektorbereich des PNP-Lateraltransistors entspricht.
Die Erfindung wird nachstehend anhand der Zeichnung näher erläutert. Es zeigen:
Fig. 1 den schematischen Aufbau eines PNP-Lateraltransistors in seitlicher und senkrechter Richtung;
Fig. 2 einen modifizierten schematischen Aufbau des PNP- Lateraltransistors in seitlicher und senkrechter Richtung;
Fig. 3a ein Ersatzschaltbild für die Fig. 1;
Fig. 3b ein Ersatzschaltbild für die Fig. 2;
Fig. 4 ein Diagramm, das ein Beispiel eines Schaltungsaufbaus erläutert, bei dem das Ersatzschaltbild der Fig. 3a an einer Eingangsklemme eines konventionellen Operationsverstärkers verwendet wird; und
Fig. 5 den schematischen Aufbau eines konventionellen PNP- Lateraltransistors in seitlicher und senkrechter Richtung.
Fig. 1 zeigt einen Aufbau für den Fall, daß eine n⁺- Diffusionsschicht 20 im Kollektorbereich eines PNP- Lateraltransistors ausgebildet ist. Gemäß Fig. 1 sind eine vergrabene n⁺-Schicht 11 und eine n⁻-Epitaxialschicht 12 aufeinanderfolgend auf einem p⁻-Substrat 10 ausgebildet, während in der n⁻-Epitaxialschicht 12 eine p-Diffusionsschicht 13 für einen Emitter, eine p-Diffusionsschicht 14 für einen Kollektor und eine n⁺-Diffusionsschicht 15 für eine Basis ausgebildet sind. Die n⁺-Diffusionsschicht 20 ist in der für den Kollektor vorgesehenen p-Diffusionsschicht 14 vorgesehen, die mit einer Kollektorelektrode 14′ verbunden wird. Hierbei zeigt die untere Seite der Zeichnung den Aufbau des PNP- Lateraltransistors in vertikaler Richtung und die obere Seite der Zeichnung den Aufbau des PNP-Lateraltransistors in horizontaler Richtung.
Fig. 2 zeigt einen Aufbau für den Fall, daß eine n⁺- Diffusionsschicht 21 im Emitterbereich eines PNP- Lateraltransistors ausgebildet ist. Bei diesem Aufbau sind nacheinander eine p⁻-Substratschicht 10, eine vergrabene n⁺- Schicht 11 und eine n⁻-Epitaxialschicht 12 ausgebildet, während in der n⁻-Epitaxialschicht 12 eine p-Diffusionsschicht 13 für einen Emitter, eine p-Diffusionsschicht 14 für einen Kollektor und eine n⁺-Diffusionsschicht 15 für eine Basis ausgebildet sind. Die n⁺-Diffusionsschicht 21 ist in der für den Emitter vorgesehenen p-Diffusionsschicht 13 vorgesehen, die mit der Emitterelektrode 13′ verbunden ist.
Fig. 3a stellt ein Ersatzschaltbild für die Fig. 1 dar. Hierbei sind die Basis und der Kollektor des Transistors Q11 entsprechend mit dem Kollektor und dem Emitter des Transistors Q12 verbunden. Die Basis und der Emitter des Transistors Q12 sind gemeinsam miteinander verbunden. Der Transistor Q11 besteht aus den in Fig. 1 gezeigten Diffusionsschichten 13, 14 und 15, wobei die Diffusionsschicht 14 für den Kollektor und die n⁺-Diffusionsschicht 20 gemeinsam mit dem Kollektor des Transistors Q11 verbunden sind.
Fig. 3b stellt das Ersatzschaltbild für die Fig. 2 dar. Hierbei sind die Basis und der Emitter des Transistors Q21 entsprechend mit dem Kollektor und dem Emitter des Transistors Q22 verbunden. Die Basis und der Emitter des Transistors Q22 sind gemeinsam miteinander verbunden. Der Transistor Q21 besteht aus den in Fig. 2 gezeigten Diffusionsschichten 13, 14 und 15, wobei die p-Diffusionsschicht 13 für den Emitter und die n⁺-Diffusionsschicht 21 gemeinsam mit dem Emitter des Transistors Q21 verbunden sind.
Fig. 4 zeigt einen Differenzverstärker, der auf der Grundlage des in Fig. 3a gezeigten Aufbaus aufgebaut ist, d. h. in Fig. 4 findet die Erfindung bei einer Schaltung Anwendung, die an der Eingangsseite eines Operationsverstärkers verwendet wird. Bei dem als Eingangsschaltung eines Operationsverstärkers verwendeten Differenzverstärker werden die Transistoren Q2 und Q3 als Basistransistor des Differenzverstärkers verwendet, wobei der Emitter und der Kollektor des Transistors Q4 bzw. Q5 entsprechend mit dem Kollektor und der Basis des Transistors Q2 bzw. Q3 verbunden sind. Die Basis und der Emitter des Transistors Q4 bzw. Q5 sind gemeinsam miteinander verbunden. Der Kollektor des Transistors Q2 ist mit dem Kollektor eines Transistors Q6 und der Kollektor des Transistors Q3 mit dem Kollektor eines Transistors Q7 verbunden, während der Emitter des Transistors Q6 über einen Widerstand R2 und der Emitter des Transistors Q7 über einen Widerstand R3 mit Masse bzw. Erde verbunden sind. Die Basen der Transistoren Q6 und Q7 sind gemeinsam verbunden. Der Ausgang des Transistors Q3 steht mit der Basis eines Transistors Q8 und der Ausgang des Transistors Q8 mit dem nicht gezeigten Operationsverstärker in Verbindung.
Der Differenzverstärker besteht in diesem Fall aus den Transistoren Q2 und Q4 und den Transistoren Q3 und Q5, weist den in Fig. 3a gezeigten Aufbau als Grundstruktur auf und ist in Fig. 4 in dem mit A gekennzeichneten Block dargestellt.
Nachfolgend wird die Erfindung mit Bezug auf den Aufbau gemäß Fig. 1 bzw. 4 beschrieben.
An der Basis des Transistors Q1 liegt eine Vorspannung und an dessen Emitter über einen Widerstand R1 die Betriebs- bzw. Netzspannung VCC an. Der Transistor Q1 liefert den Strom für den Differenzverstärker. In Fig. 4 dient der Widerstand R4 als Last für die Eingangsschaltung.
Wird die positive statische Elektrizität dem Kollektor 14 und der Basis 15 des PNP-Lateraltransistors zugeführt, der den in Fig. 1 gezeigten Aufbau aufweist, so wird gemäß der Erfindung der Entladeweg von der Sperrspannung (latch voltage) LVCBO des NPN-Transistors gebildet, während dieser bei einem konventionellen PNP-Lateraltransistor durch die Durchbruchspannung BVCBO gebildet wird. Da die Durchbruchspannung BVCBO des PNP-Lateraltransistors im Vergleich zur Sperrspannung LVCEO des NPN-Transistors einen höheren Pegel aufweist, ist das Widerstandsvermögen gegenüber statischer Elektrizität bei der Sperrspannung LVCEO des NPN- Transistors Q12 größer als auf dem Entladeweg der Durchbruchspannung BVCBO des PNP-Transistors Q11.
Gemäß der Erfindung wird somit ein neuartiger PNP- Lateraltransistor vorgesehen, der hinsichtlich der Schaltfunktion als PNP-Transistor wirkt und ein größeres Widerstandsvermögen gegenüber statischer Elektrizität aufweist. Das vorerwähnte Prinzip findet auch für den Fall Anwendung, daß die n⁺-Diffusionsschicht 21 im Emitter 13 ausgebildet ist, wie dies in den Fig. 2 und 3b gezeigt ist.
Die vorstehend beschriebene Erfindung kann einen neuartigen PNP-Lateraltransistor unter Verwendung der n⁺- Diffusionsschicht ohne Hinzufügen eines NPN-Transistors vorsehen, wodurch das Widerstandsvermögen gegenüber statischer Elektrizität effektiv gesteigert wird.

Claims (6)

1. PNP-Lateraltransistor, dadurch gekennzeichnet, daß die Durchbruchspannung des PNP-Lateraltransistors durch die zwischen Kollektor und Emitter eines NPN- Transistors liegende Sperrspannung ersetzt ist.
2. PNP-Lateraltransistor nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß eine n⁺-Diffusionsschicht (20; 21) innerhalb einer p- Diffusionsschicht (14; 13) des PNP-Lateraltransistors als gemeinsame Anschlußklemme ausgebildet ist.
3. PNP-Lateraltransistor nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß eine p-Diffusionsschicht (14) für den Kollektor und eine p-Diffusionsschicht (13) für den Emitter vorgesehen ist.
4. PNP-Lateraltransistor nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß die n⁺-Diffusionsschicht (20) in der für den Kollektor vorgesehenen p-Diffusionsschicht (14) ausgebildet ist.
5. PNP-Lateraltransistor nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß die n⁺-Diffusionsschicht (21) in der für den Emitter vorgesehenen p-Diffusionsschicht (13) ausgebildet ist.
6. PNP-Lateraltransistor nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die n⁺-Diffusionsschicht in der für den Kollektor vorgesehenen p-Diffusionsschicht (14) bzw. in der für den Emitter vorgesehenen p-Diffusionsschicht (13) ausgebildet ist.
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