DE69518602T2 - Über logische Niveaus ansteuerbarer Thyristor - Google Patents

Über logische Niveaus ansteuerbarer Thyristor

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Description

  • Mittels logischer Pegel steuerbarer Thyristor Die vorliegende Erfindung betrifft einen Thyristor, der bestimmungsgemäß direkt durch von einem Mikrokontroller gelieferte logische Signale gesteuert wird und eine Schaltung zur Verschiebung des Gate-Spannungspegels einschließt. Sie bezieht sich insbesondere auf geregelte Batterieladungsschaltungen, in welchen die Regelung auf der Sekundärseite eines Transformators stattfindet.
  • Die Erfindung bezieht sich somit auf Konfigurationen, bei welchen eine Ladungsschaltung zwischen den Anschlüssen der Sekundärseite eines Transformators und einem Batterieladungsanschluß liegt, während die andere Anschlußklemme der Batterie mit Masse verbunden ist. Beispiele derartiger Schaltungen sind im Stande der Technik bekannt. Sie umfassen allgemein gesehen einen Leistungsschalter mit Anschnittsteuerung zur Lieferung eines konstanten mittleren Stroms an die Batterie. Sie weisen auch eine integrierte Steuerschaltung oder einen Mikrokontroller auf, beispielsweise die unter der Bezeichnung ST62 von der Firma SGS-Thomson kommerziell vertriebene Schaltung, sowie eine integrierte Schaltung zur Spannungsregelung zur Erzeugung einer geregelten Spannungsversorgung von vorgegebenem Betrag, beispielsweise +5 V, insbesondere für die Steuerschaltung. Der Mikrokontroller erhält Informationen über den Strom in der Batterie, beispielsweise durch Überwachung der Spannung an den Anschlüssen eines in Reihe mit der Batterie liegenden Widerstands.
  • In der Praxis weisen derartige Batterieladungsschaltungen somit zwei integrierte Schaltungen auf, den Mikrokontroller und die Spannungsregelschaltung, sowie eine Anzahl diskreter Bauteile, die insbesondere einem oder mehreren Leistungsschaltern, Schaltungen zur Anpassung des Steuersignals sowie Gleichrichtern zum Anschluß an den Leistungsschalter und an die Speiseanschlußklemme der Spannungsregelschaltung entsprechen. Andere Schaltungen sind in JP-A-57 075 599 und EP-A-11443 beschrieben.
  • Die vorliegende Erfindung bezieht sich näherhin auf den Fall, wo der oder die Leistungsschalter Schalter vom Thyristortyp sind. Eine Untersuchung der existierenden Thyristorschaltungen hat gezeigt, daß die Gesamtheit der den Thyristoren und der Gleichrichtfunktion zugeordneten diskreten Bauteile nicht in Form eines monolithischen Bauteils realisierbar war.
  • Ein Ziel der vorliegenden Erfindung ist die Schaffung eines einen Thyristor und Elemente zur Anpassung eines logischen Steuersignals darstellenden monolithischen Bauteils.
  • Ein weiteres Ziel der vorliegenden Erfindung ist die Schaffung eines derartigen monolithischen Bauteils, das darüber hinaus Gleichrichterelemente enthält.
  • Ein weiteres Ziel der vorliegenden Erfindung ist die Schaffung einer Batterieladungsschaltung mit Anschnittsteuerung, welche nur drei Bauteile umfaßt: ein erstes Bauteil, welches sämtliche Leistungsfunktionen zusammenfaßt, ein zweites Bauteil, das einen an sich bekannten Mikrokontroller darstellt, sowie ein drittes Bauteil, welches eine an sich bekannte Spannungsregelschaltung darstellt.
  • Zur Erreichung dieser Ziele hat die Anmelderin eine neue Konfiguration für eine einen Thyristor der in Anspruch 1 bezeichneten Art enthaltende Schaltung konzipiert, eine neue Konfiguration einer Ladeschaltung sowie ein sämtliche Leistungsbauteile dieser Schaltung enthaltendes monolithisches Bauteil.
  • Näherhin sieht die vorliegende Erfindung einen mittels logischer Pegel unabhängig von seiner Kathodenspannung steuerbaren Thyristor vor, welcher umfaßt: einen Thyristor, einen zwischen der Gate-Kathode und der Anode des Thyristors angeschlossenen PNP-Transistor; sowie einen NPN-Transistor zwischen der Basis des PNP-Transistors und einem über einen Widerstand mit Masse verbundenen Anschluß, wobei die genannten logischen Signale der Basis des NPN-Transistors zugeführt werden.
  • Die vorliegende Erfindung sieht auch vor eine Batterieladeschaltung mit Anschnittsteuerung auf der Sekundärseite eines Transformators zur Ladung einer Batterie unter Bedingungen, welche durch eine integrierte Anschnittsteuerschaltung vorgegeben werden, wobei die Schaltung umfaßt: den oben erwähnten Thyristor sowie Gleichrichtdioden zwischen den Anschlüssen der Sekundärwicklung des Transformators und der Anode des Thyristors.
  • Diese Schaltung kann auch einen Anschluß zur Speisung einer Schaltung zur Erzeugung einer geregelten Spannung aufweisen sowie eine zwischen dem gemeinsamen Punkt der ersten und der zweiten Diode und dem genannten Anschluß liegende Diode.
  • Gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist vorgesehen, daß der vorstehend erwähnte Thyristor in einem Substrat eines ersten Leitfähigkeitstyps mit niedrigem Do tierungspegel umfaßt: einen Thyristor vom Grabentyp, welcher aufweist: auf der Rück- bzw. Unterseite des Substrats einen ersten Bereich vom zweiten Leitfähigkeitstyp, eine(n) Isolierwandung bzw. -graben vom zweiten Leitfähigkeitstyp, die bzw. der sich von der Oberseite des Substrats bis zum Umfang des ersten Bereichs erstreckt, auf der Oberseite des Substrats einen zweiten Bereich vom zweiten Leitfähigkeitstyp und einen in dem dritten Bereich ausgebildeten dritten Bereich vom ersten Leitfähigkeitstyp; in einem durch die Isolierwandung begrenzten Teil des Bereichs des Substrats einen vierten Bereich vom zweiten Leitfähigkeitstyp und in diesem vierten Bereich einen fünften Bereich vom ersten Leitfähigkeitstyp, erste bis vierte Metallisierungen, die jeweils mit der Hinter- bzw. Unterseite des Substrats, mit dem dritten Bereich, mit dem vierten Bereich bzw. mit dem fünften Bereich in Kontakt stehen.
  • Die vorliegende Erfindung sieht auch vor eine Batterieladeschaltung mit Anschnittsteuerung, auf der Sekundärseite eines Transformators zur Ladung einer Batterie unter durch eine integrierte Anschnittsteuerschaltung vorgegebenen Bedingungen, wobei die Schaltung umfaßt: den oben erwähnten ersten und den oben erwähnten zweiten Thyristor zwischen jedem der Anschlüsse des Transformators und einem Speiseanschluß der Batterie, sowie Gleichrichtdioden zwischen jedem der Anschlüsse des Transformators und einem gemeinsamen Speiseanschluß.
  • Gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist vorgesehen, daß der oben erwähnte Thyristor in einem Substrat eines ersten Leitfähigkeitstyps mit niedrigem Dotierungspegel umfaßt: eine erste Schicht vom zweiten Leitfähigkeitstyp auf der Rück- bzw. Unterseite des Substrats, eine Isolierwandung vom zweiten Leitfähigkeitstyp, welche sich von der Oberseite des Substrats bis zum Umfang der ersten Schicht erstreckt, auf der Oberseite des Substrats zweite Bereiche und dritte Bereiche vom zweiten Leitfähigkeitstyp, in den dritten Bereichen ausgebildete vierte Bereiche vom ersten Leitfähigkeitstyp, einen an der Rück- bzw. Unterseite des Substrats ausgebildeten fünften Bereich vom zweiten Leitfähigkeitstyp, mit jedem der zweiten Bereiche verbundene erste Metallisierungen, eine mit den dritten Bereichen verbundene zweite Metallisierung, eine mit den vierten Bereichen verbundene dritte Metallisierung, und eine mit der Rück- bzw. Unterseite verbundene vierte Metallisierung.
  • Diese und weitere Ziele, Merkmale, Eigenschaften und Vorteile der vorliegenden Erfindung werden in der folgenden, nicht einschränkenden Beschreibung spezieller Ausführungsbeispiele in Verbindung mit den beigefügten Zeichnungsfiguren im einzelnen erläutert; in der Zeichnung zeigen:
  • Fig. 1 eine Batterieladeschaltung mit Anschnittsteuerung gemäß der vorliegenden Erfindung,
  • Fig. 2 eine Abwandlung des Transformators in Fig. 1,
  • Fig. 3 schematisch in Schnittansicht ein die Leistungselemente der Ladeschaltung mit Anschnittsteuerung gemäß der Erfindung enthaltendes monolithisches Bauteil,
  • Fig. 4 eine Abwandlung der Batterieladeschaltung mit Anschnittsteuerung gemäß der Erfindung, sowie Figg. 5A und 5B schematisch in Schnittansicht und Draufsicht ein die Elemente der Schaltung aus Fig. 4 enthaltendes monolithisches Bauteil.
  • Wie Fig. 1 veranschaulicht, weist eine Batterieladeschaltung mit Anschnittsteuerung, die an die Sekundärseite eines Transformators 1 mit Mittelpunkts-Masse-Schluß angeschlossen ist, allgemein verschiedene Bauteile auf, welche eine Leistungsschaltung 2, eine zu ladende Batterie 3, eine Schaltung 4 zur Lieferung einer geregelten Spannung und einen Mikrokontroller 5 bilden.
  • Die Leistungsschaltung 2 umfaßt mit der Sekundärseite des Transformators 1 verbundene Eingangsklemmen A und B, eine Anschlußklemme C zur Speisung der Batterie 3, eine Gleichstrom-Speisungsanschlußklemme D für die Schaltung 4 zur Bildung einer geregelten Spannung sowie einen Eingangs- bzw. Empfangsanschluß E für das von der Schaltung 5 gelieferte Steuersignal.
  • Für die Schaltung 4 und den Mikrokontroller 5 sind zahlreiche Ausführungen im Stande der Technik bekannt. Herkömmlicherweise liefert die Schaltung 4 zur Erzeugung einer geregelten Spannung eine geregelte Spannung von 5 V zur Speisung des Mikrokontrollers 5. Dieser Mikrokontroller 5 weist zusätzlich zu seinem Speiseeingang einen Regeleingang F auf, welcher beispielsweise einer Spannungsabfühlung an einem in Reihe mit der Batterie 3 liegenden Widerstand entspricht. Der Mikrokontroller 5 liefert an seiner Anschlußklemme E logische Steuersignale, welche ein niedriges Niveau bzw. einen niedrigen Pegel entsprechend Massepegel und ein hohes Niveau bzw. einen hohen Pegel von ca. 5 V gegenüber Masse aufweisen. Diese logischen Signale gestatten keine direkte Steuerung des Gates eines Thyristors, dessen Kathode nicht an Masse liegt und der beispielsweise auf dem hohen Potential einer Batterie liegt. Hier muß dann eine Schaltung zur Anpassung der logischen Steuersignale oder eine Pegelübertragungs- bzw. -verschiebungsschaltung vorgesehen werden.
  • Die Schaltung 2 gemäß der Erfindung umfaßt Gleichrichtele mente, welche die gleichgerichtete Sekundärspannung des Transformators einerseits der Anode eines Leistungsschalters und andererseits der Anschlußklemme D zuführen. Bei der dargestellten Ausführungsform weisen diese Gleichrichtelemente Dioden D1, D2, D3 auf. Die Anoden der Dioden D1 und D2 sind mit den beiden sekundärseitigen Anschlüssen des Transformators verbunden, ihre Kathoden mit der Anode eines Thyristors Th und mit der Anode der Diode D3. Die Diode D3 soll verhindern, daß bei den jeweiligen Übergängen der Sekundärspannung des Transformators zu niedriger Spannung die Spannung an der Klemme D an die Anode des Thyristors Th gelangt.
  • Die Schaltung zur Anpassung der an der Klemme E angelegten Steuersignale besteht aus einem zwischen der Anode und dem Gate des Thyristors Th liegenden PNP-Transistor und einem NPN-Transistor, der zwischen der Basis des PNP-Transistors und einem über einen Strombegrenzerwiderstand R mit Masse verbundenen Anschluß G liegt. Die an der Klemme E anliegenden Steuersignale werden der Basis des NPN-Transistors zugeführt. Somit werden bei positiven Signalen an der Anschlußklemme E die NPN- und PNP-Transistoren leitend und die Anode des Thyristors mit seinem Gate verbunden, was den Thyristor leitend macht, sobald die Spannung an seiner Anode ausreichend größer als die Spannung an seiner Kathode ist.
  • Diese Anpassungsschaltung und ihre Ausführungsweise in Form eines monolithischen Bauteils bilden einen Aspekt der vorliegenden Erfindung.
  • Fig. 2 veranschaulicht eine abgewandelte Ausführung, in welcher der Transformator 1 nicht ein Transformator ist, dessen Sekundärseite eine Mittelpunktanzapfung aufweist, die mit Masse verbunden sein kann. In diesem Fall sind die Anschlußklemmen A und B mit Masse über Dioden D4 bzw. D5 verbunden, deren Anoden an Masse liegen.
  • Fig. 3 zeigt in sehr schematischer Form eine Schnittansicht eines die Elemente der Schaltung 2 aus Fig. 1 enthaltenden Halbleiterbauteils. Für den Fachmann ist klar, daß diese schematische Darstellung weder hinsichtlich der vertikalen Abmessung noch hinsichtlich der horizontalen Abmessung maßstabsgetreu ist. Insbesondere werden die Oberflächen der verschiedenen Elemente in Abhängigkeit von den maximalen Strömen, welche sie durchfließen können, gewählt. Hinsichtlich der Dotierungsniveaus und der Tiefen der PN-Übergänge wird auf das allgemeine Fachwissen des Fachmanns auf diesem Gebiet Bezug genommen.
  • Das Bauteil aus Fig. 3 wird auf der Grundlage eines schwach dotierten monokristallinen Siliziumsubstrats 11 vom N-Typ aufgebaut. Im linken Teil der Figur ist ein Thyristor in Grabentechnik wiedergegeben, d. h. ein Thyristor, in welchem ausgehend von der Unterseite des Substrats eine Schicht 12 vom P-Typ erzeugt wird, die entlang ihrem Umfang mit einer von der Oberseite her erzeugten Isolierwandung 13 vom P-Typ in Verbindung steht. Dieser Thyristor, welcher den Thyristor Th in Fig. 1 darstellt, umfaßt die vorstehend erwähnte Schicht 12 entsprechend seiner Anode, einen Bereich 21 des Substrats und auf der Oberseite einen ersten P-Bereich 14, in welchem ein die Kathode bildender N-Bereich 15 ausgebildet ist.
  • In dem durch die Isolierwandung 13 abgegrenzten Teil 21 des Substrats 11 wird ein zweiter P-Bereich 22 gebildet, in welchem ein N-Bereich 23 erzeugt wird.
  • Der Bereich 22 ist mit einer Metallisierung E überzogen, der Bereich 23 mit einer Metallisierung G, der Bereich 15 mit einer Metallisierung C und die Rückseite des Substrats mit einer Metallisierung M2. Diese Metallisierungen entsprechen den Anschlußklemmen gleicher Bezeichnung in Fig. 1. Die Metallisierung M2 entspricht der Anode des Thyristors Th.
  • Somit befindet sich im Inneren des durch die Isolierwandung 13 begrenzten Grabens der Thyristor Th, welcher die Schichten 12-21-14-15 zwischen den Anschlüssen M2 und C umfaßt. Der zwischen Anode und Gate des Thyristors Th liegende PNP- Transistor entspricht einem Teil dieses Thyristors, und zwar den Schichten 12-21-14. Der NPN-Transistor besitzt einen Emitter entsprechend dem mit dem Anschluß G verbundenen Bereich 23, eine Basis entsprechend dem mit dem Anschluß E verbundenen Bereich 22 und einen Kollektor entsprechend der Schicht 21, d. h. dem Bereich der Basis des PNP-Transistors.
  • Außerhalb des durch den Isoliergraben 13 begrenzten Bereichs sind ausgehend von der Oberseite des Substrats drei P-Bereiche 25, 26 und 27 sowie ein innerhalb des Bereichs 27 erzeugter N-Bereich 28 ausgebildet. Ausgehend von der Unterseite des Substrats 11 ist unter den Bereichen 25, 26 und 27 vorzugsweise ein stark dotierter N-Bereich 29 ausgebildet. Der Bereich 25 ist mit einer Metallisierung A überzogen, der Bereich 26 mit einer Metallisierung B, der Bereich 28 mit einer Metallisierung D, der Bereich 27 mit einer Metallisierung M1, welche den Bereich 27 mit einem vorzugsweise stark dotierten Bereich der Oberseite des Substrats 11 kurzschließt. Diese Metallisierungen entsprechen den mit denselben Bezugsziffern bezeichneten Anschlüssen in Fig. 1. Somit befinden sich:
  • - zwischen den Metallisierungen A und M2 eine vertikale Diode 25-11-29, entsprechend der Diode D1,
  • - zwischen den Metallisierungen B und M2 eine vertikale Diode 26-11-29, entsprechend der Diode D2,
  • - zwischen den Metallisierungen D und M1 eine aus dem PN-Übergang zwischen den Bereichen 28 und 27 bestehende Lateraldiode, entsprechend der Diode D3. Die Anode dieser Diode, welche der Metallisierung M1 entspricht, ist mit der Metallisierung M2 über die Leiterbahn, welche sich durch das Substrat 11 und die Schicht 29 hindurch erstreckt, verbunden. Man erkennt, daß diese Diode einen höheren Reihenwiderstand als die Dioden D1 und D2 aufweist, was in der Praxis jedoch keinen Nachteil darstellt, da die Diode D3 nicht zur Führung eines großen Stroms wie die Dioden D1 und D2 bestimmt ist, sondern nur zur Speisung der Schaltung 4 für die Bildung einer geregelten Spannung dient.
  • Somit hat man die Schaltung in Fig. 1 in monolithischer Form erhalten.
  • Fig. 4 veranschaulicht eine Abwandlung der in Fig. 1 gezeigten Ladungsschaltung 2.
  • Bei dieser abgewandelten Ausführung ist zwischen den Anschlüssen A und C ein erster Thyristor Th1 und zwischen den Anschlüssen B und C ein zweiter Thyristor Th2 vorgesehen. Zwischen jeder der Anschlußklemmen A und B und dem Anschluß D sind Dioden D6 und D7 vorgesehen. Jedem der Thyristoren Th1 und Th2 ist ein Transistor PNP1, PNP2 in gleicher Weise zugeordnet wie der PNP-Transistor dem Thyristor Th in Fig. 1. Zwischen den gemeinsamen Basisanschlüssen der Transistoren PNP1 und PNP2 und der Anschlußklemme G liegt ein NPN- Transistor. Die Basis dieses NPN-Transistors ist mit dem Anschluß E verbunden. Somit findet sich für jeden der Thyristoren Th1 und Th2 eine Anpassungsschaltung zur Anpassung der an dem Anschluß E angelegten logischen Steuersignale, in gleicher Weise wie die in Fig. 1 gezeigte Anpassungsschaltung.
  • Ein Vorteil der Schaltung nach Fig. 4 gegenüber der Schaltung nach Fig. 1 besteht darin, daß die Verluste verringert sind, da die Speisung der Batterie ausschließlich über einen Thyristor erfolgt, während im Fall der Schaltung nach Fig. 1 diese Speisung über eine Reihenschaltung aus einer Diode und einem Thyristor erfolgt.
  • Wie nachfolgend unter Bezugnahme auf die Figg. 5A und 5B ersichtlich wird, eignet sich die Schaltung nach Fig. 4 zu einer besonders einfachen Integration.
  • Fig. 5A zeigt in schematischer Schnittansicht ein Bauteil, welches die Gesamtheit der in der Schaltung 2 von Fig. 4 enthaltenen Elemente realisiert. Dieses Bauteil ist auf der Grundlage eines schwach dotierten N-Substrats 31 aufgebaut. Ausgehend von der Unterseite des Substrats ist eine P- Schicht 32 ausgebildet und von der Oberseite aus ein Umfangsring 33 vom P-Typ. Des weiteren sind von der Oberseite aus ein erster P-Bereich 34 und ein zweiter P-Bereich 35 ausgebildet. In dem Bereich 35 ist ein N-Bereich 36 ausgebildet. Die Bereiche 34, 35, 36 sind jeweils mit Metallisierungen A, E bzw. G überzogen. Unterhalb dem gesamten Bereich 35 und dem größten Teil des Bereichs 34 ist ausgehend von der Unterseite ein N-Bereich 37 ausgebildet.
  • Man erhält so eine Struktur, welche wie der linke Teil von Fig. 3 einen Thyristor, einen zwischen dessen Anode und Gate angeschlossenen PNP-Transistor und einen zwischen der Basis des PNP-Transistors und einem äußeren Anschluß liegenden NPN-Transistor vereint. Der Thyristor besteht aus den Bereichen 34, 31, 32 und 37, wobei der Bereich 34 seiner Anode und der Bereich 37 seiner Kathode entspricht. Der PNP-Transistor entspricht den Bereichen 34, 31 und 32, wobei der Bereich 34 seinem Emitter entspricht. Der NPN-Transistor entspricht den Bereichen 36, 35 und 31, mit dem Bereich 36 als seinem Emitter. Diese Gesamtheit entspricht einem Thyristor in Zuordnung zu einer Pegelübertragungs- bzw. -versetzungsschaltung. Tatsächlich bewirkt eine an den Anschluß E angelegte, auf Masse bezogene Spannung, daß der PNP-Transistor leitend wird und damit die Zündung des Thyristors. Man erkennt im Vergleich mit der Darstellung von Fig. 3, daß in Fig. 5A die Unterseite mit einer Metallisierung C überzogen ist, welche die Kathode des Thyristors darstellt und mit dem Anschluß C verbunden ist, während in Fig. 3 die Unterseiten-Metallisierung M2 nicht mit einem äußeren Anschluß verbunden war.
  • Des weiteren sieht die vorliegende Erfindung vor, in den Anodenbereich 34 des Transistors einen mit einer Metallisierung D verbundenen N-Bereich 38 einzusetzen, derart daß die Diode D6 (oder D7) von dem PN-Übergang zwischen den Bereichen 34 und 38 gebildet wird.
  • Fig. 5A ist eine Schnittansicht im Schnitt längs der Linie A-A in Fig. 5B. In Fig. 5B bezeichnen gleiche Bezugsziffern wie in Fig. 5A dieselben Bereiche. Mit Strich versehene Bezugsziffern bezeichnen die Elemente der zweiten Hälfte des Gebildes. In Fig. 5B sind die Metallisierungen zur Vereinfachung der Figur nicht wiedergegeben. Der Bereich 34' ist mit dem Anschluß B verbunden, der Bereich 35' wie der Bereich 35 mit dem Anschluß E, der Bereich 36' wie der Bereich 36 mit dem Anschluß G und der Bereich 38' wie der Bereich 38 mit dem Anschluß D.
  • Bei Verwendung eines Transformators ohne Mittenanzapfung kann das erfindungsgemäße Bauteil mit den Anschlußklemmen A und B von Fig. 2 verbunden werden.

Claims (8)

1. Schaltung mit einem durch auf Masse bezogene logische Pegel steuerbaren Thyristor, unabhängig von seiner Kathodenspannung,
dadurch gekennzeichnet, daß die Schaltung umfaßt:
- einen Thyristor (Th);
- einen zwischen der Gate-Kathode und der Anode des Thyristors angeschlossenen PNP-Transistor; sowie
- einen NPN-Transistor zwischen der Basis des PNP-Transistors und einem über einen Widerstand mit Masse verbundenen Anschluß, wobei die genannten logischen Signale der Basis des NPN-Transistors zugeführt werden.
2. Batterieladeschaltung mit Anschnittsteuerung auf der Sekundärseite eines Transformators (1) zur Ladung einer Batterie (3) unter Bedingungen, welche durch eine integrierte Anschnittsteuerschaltung (5) vorgegeben werden,
dadurch gekennzeichnet, daß die Schaltung umfaßt:
- einen Thyristor (Th) nach Anspruch 1; sowie
- Gleichrichtdioden (D1, D2) zwischen den Anschlüssen der Sekundärwicklung des Transformators und der Anode des Thyristors.
3. Batterieladeschaltung mit Anschnittsteuerung nach Anspruch 2, die des weiteren einen Anschluß zur Speisung einer Schaltung (4) zur Erzeugung einer geregelten Spannung aufweist, dadurch gekennzeichnet, daß die Schaltung des weiteren eine zwischen dem gemeinsamen Punkt der ersten und der zweiten Diode und dem genannten Anschluß liegende Diode (D3) aufweist.
4. Thyristor nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß er in einem Substrat (11) eines ersten Leitfähigkeitstyps mit schwachem Dotierungspegel umfaßt:
- einen Thyristor vom Grabentyp, welcher aufweist:
auf der Rück- bzw. Unterseite des Substrats einen ersten Bereich (12) vom zweiten Leitfähigkeitstyp, eine(n) Isolierwandung bzw. -graben (13) vom zweiten Leitfähigkeitstyp, die bzw. der sich von der Oberseite des Substrats bis zum Umfang des ersten Bereichs (12) erstreckt,
auf der Oberseite des Substrats einen zweiten Bereich (14) vom zweiten Leitfähigkeitstyp und einen in dem zweiten Bereich ausgebildeten dritten Bereich (15) vom ersten Leitfähigkeitstyp;
- in einem durch die Isolierwandung begrenzten Teil des Bereichs (21) des Substrats einen vierten Bereich (22) vom zweiten Leitfähigkeitstyp und in diesem vierten Bereich einen fünften Bereich (23) vom ersten Leitfähigkeitstyp,
- erste bis vierte Metallisierungen (M2, C, E, G), die jeweils mit der Hinter- bzw. Unterseite des Substrats, mit dem dritten Bereich, mit dem vierten Bereich bzw. mit dem fünften Bereich in Kontakt stehen.
5. Monolithisches Halbleiterbauteil für die Realisierung der Schaltung nach Anspruch 2, mit einem Thyristor nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß das Bauteil außerhalb des durch die Isolierwandung begrenzten Bereichs des weiteren umfaßt:
- eine erste vertikale Diode (D1), welche zwischen einer mit einem sechsten Bereich (25) vom zweiten Leitfähigkeitstyp verbundenen fünften Metallisierung (A) und der ersten Metallisierung (M2) ausgebildet ist,
- eine zweite vertikale Diode (D2), welche zwischen einer mit einem siebenten Bereich (26) vom zweiten Leitfähigkeitstyp verbundenen sechsten Metallisierung (B) und der ersten Metallisierung (M2) ausgebildet ist,
- eine dritte laterale Diode (D3), welche zwischen einer mit einem achten Bereich (27) vom zweiten Leitfähigkeitstyp und mit dem Substrat (11) verbundenen siebenten Metallisierung (M1) und einer mit einem in dem achten Bereich (27) ausgebildeten neunten Bereich (28) vom ersten Leitfähigkeitstyp verbundenen achten Metallisierung (D) ausgebildet ist.
6. Batterieladeschaltung mit Anschnittsteuerung, auf der Sekundärseite eines Transformators (1) zur Ladung einer Batterie unter durch eine integrierte Anschnittsteuerschaltung vorgegebenen Bedingungen, dadurch gekennzeichnet, daß die Schaltung umfaßt:
- einen ersten und einen zweiten Thyristor (Th) nach Anspruch 1 zwischen jedem der Anschlüsse des Transformators und einem Speiseanschluß der Batterie,
- Gleichrichtdioden (D6, D7) zwischen jedem der Anschlüsse des Transformators und einem gemeinsamen Speiseanschluß (D).
7. Monolithischer Thyristor nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß er in einem Substrat (31) eines ersten Leitfähigkeitstyps mit niedrigem Dotierungspegel umfaßt:
- eine erste Schicht (32) vom zweiten Leitfähigkeitstyp auf der Rück- bzw. Unterseite des Substrats,
- eine Isolierwandung (33) vom zweiten Leitfähigkeitstyp, welche sich von der Oberseite des Substrats bis zum Umfang der ersten Schicht (32) erstreckt,
- auf der Oberseite des Substrats zweite Bereiche (34, 34') und dritte Bereiche (35, 35') vom zweiten Leitfähigkeitstyp,
- in den dritten Bereichen ausgebildete vierte Bereiche (36, 36') vom ersten Leitfähigkeitstyp,
- einen an der Rück- bzw. Unterseite des Substrats ausgebildeten fünften Bereich (37) vom zweiten Leitfähigkeitstyp,
- mit jedem der zweiten Bereiche verbundene erste Metallisierungen (A, B),
- eine mit den dritten Bereichen verbundene zweite Metallisierung (E),
- eine mit den vierten Bereichen verbundene dritte Metallisierung (G), und
- eine mit der Rück- bzw. Unterseite verbundene vierte Metallisierung (C).
8. Monolithisches Halbleiterbauteil zur Realisierung der Schaltung nach Anspruch 6, mit einem Thyristor nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß das Bauteil des weiteren in den zweiten Bereichen (34, 34') mit einer fünften Metallisierung (D) verbundene sechste Bereiche (38, 38') umfaßt.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
FR2750536B1 (fr) * 1996-06-28 1998-12-18 Sgs Thomson Microelectronics Reseau de triacs a gachettes referencees par rapport a une electrode commune de face opposee
US6480056B1 (en) 1997-06-09 2002-11-12 Sgs-Thomson Microelectronics S.A. Network of triacs with gates referenced with respect to a common opposite face electrode
FR2751133B1 (fr) * 1996-07-12 1998-11-06 Sgs Thomson Microelectronics Assemblage monolithique de thyristors a cathode commune
FR2800513B1 (fr) 1999-11-03 2002-03-29 St Microelectronics Sa Detecteur d'etat de composant de puissance
US10032937B2 (en) * 2016-11-11 2018-07-24 Semiconductor Components Industries, Llc Monolithic series switching semiconductor device having low-resistance substrate contact structure and method
FR3113792B1 (fr) * 2020-08-28 2022-10-28 St Microelectronics Tours Sas Dispositif de commande d'une diode OFT

Family Cites Families (12)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US3781631A (en) * 1972-02-11 1973-12-25 Heath Co Automatic battery charger
US3781632A (en) * 1973-02-23 1973-12-25 Sno Start Inc Series type solid state voltage regulator which provides constant voltage to a storage device
JPS5019380A (de) * 1973-06-21 1975-02-28
JPS5232944B2 (de) * 1973-12-15 1977-08-25
FR2347780A1 (fr) * 1976-07-21 1977-11-04 Bicosa Recherches Perfectionnements apportes a un element bistable et circuit interrupteur comportant un tel element bistable
JPS5951743B2 (ja) * 1978-11-08 1984-12-15 株式会社日立製作所 半導体集積装置
GB2069255B (en) * 1980-02-05 1983-12-14 Williams B W Thyristor circuit
JPS5775599A (en) * 1980-10-27 1982-05-12 Nippon Denso Co Ltd Voltage regulator for magne type generator
FR2586141B1 (fr) * 1985-08-06 1987-11-20 Thomson Csf Thyristor sensible a decouplage gachette-cathode integre
JPS63242022A (ja) * 1987-03-28 1988-10-07 Hitachi Ltd 半導体スイツチング回路
US5410238A (en) * 1990-07-13 1995-04-25 Hitachi Koki Co., Ltd. Rapid battery charger with slow charge mode at a low temperature
FR2697674B1 (fr) * 1992-10-29 1995-01-13 Sgs Thomson Microelectronics Thyristor et assemblage de thyristors à cathode commune.

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Publication number Publication date
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