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Die vorliegende Erfindung betrifft Schutzbauteile mit vier
alternierenden Halbleiterschichten, vom Typ eines
Thyristors, eines gatelosen Thyristors, oder einer mono- oder
bidirektionellen (Ein- bzw. Zwei-Richtungs-) Shockley-Diode.
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Derartige Schutzbauteile werden in verschiedenen Anordnungen
verwendet, und Ausbildungen derartiger Schutzbauteile sind
in den folgenden Patenten und Patentanmeldungen der
Anmelder in beschrieben: US-A-5 274 524, US-A-5 243 488, EP-A-
490 783, US-A-5 272 363, EP-A-542 648, EP-A-561 721,
F392/14 793 (B1712, B1713, B1731, B1810, B1841, E1958,
B2072).
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Bei diesen Schutzbauteilen sind verschiedene Verbesserungen
bzw. Vervollkommnungen vorgenommen worden, zur Verbesserung
ihrer Schutzfunktion, d. h. um den Kipp-Schwellwert genauer
zu bestimmen und/oder diesen Schwellwert programmier- bzw.
steuerbar zu machen, sowie zur Verbesserung ihrer
Betriebszuverlässigkeit. Somit finden diese Schutzbauteile zunehmend
stärkere Anwendung aufgrund ihrer Einschalt-Eigenschaften
(die Spannung an ihren Anschlüssen fällt während der Dauer
eines Überlast-Zustandes auf einen sehr niedrigen Wert ab),
ihrer daraus folgenden kleinen Abmessung sowie der
Geschwindigkeit ihrer Umschaltung. Insbesondere finden sie Anwendung
zum Schutz von Telefonleitungen.
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In bekannter Weise kann man eine undidirektionelle bzw.
Ein-Richtungs-Shockley-Diode mit einer Gleichrichtanordnung
verwenden, oder eine bidirektionelle bzw. Zwei-Richtungs-
Shockley-Diode in Anordnung zwischen den beiden Adern der
Telefonleitung, oder auch eine Dreiecks- bzw.
Delta-Anordnung oder eine Sternanordnung von Shockley-Dioden, wobei ein
erster Anschluß mit einem ersten Leiter der Telefonleitung
verbunden ist, ein zweiter Anschluß mit einem zweiten Leiter
der Telefonleitung und ein dritter Anschluß mit einer
Bezugsspannung, üblicherweise Masse.
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Da jedoch für die Schutzbauteile vernünftige Abmessungen
eingehalten werden sollen, werden diese Bauteile so
vorgesehen, daß sie eine vorgegebene maximale Überlast-Energie
auszuhalten vermögen. Jenseits dieser Energie besteht die
Gefahr einer Zerstörung des Schutzbauteils. Die
Schutzbauteile sind so ausgebildet und ausgelegt, daß diese
Zerstörung einem Kurzschluß des Schutzbauteils entspricht. In der
Tat könnte ja, wenn die Zerstörung einem offenen,
unterbrochenen Stromkreis entspräche, die zu schützende Schaltung
zerstört werden.
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Die vorliegende Erfindung soll einen einfachen und raschen
Nachweis der Zerstörung eines Vier-Schicht-Schutzbauteils
gestatten.
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Die Information über die Zerstörung kann an die unmittelbare
Nachbarschaft des Bauteils geliefert werden, was in
Telefonzentralen nützlich sein kann, wo eine große Anzahl von
Leitungen zusammenkommt und wo in einfacher bequemer Weise
unmittelbar auf einer Tafel angezeigt werden kann, wenn das
einer der Leitungen zugeordnete Schutzbauteil defekt ist, um
rasch eine Wartung vorzunehmen.
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Diese Information betreffend eine Zerstörung kann aber auch
auf Entfernung verfügbar gemacht werden.
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Die vorliegende Erfindung setzt sich auch zum Ziel, einen
einfachen und raschen Nachweis jedes Übergangs eines Vier-
Schicht-Schutzbauteils in den Leitungszustand zu
ermöglichen.
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Zur Erreichung dieser Ziele sieht die vorliegende Erfindung,
wie sie in Anspruch 1 unter Schutz gestellt ist, eine
Modifizierung eines Schutzbauteils durch Zufügung eines
zusätzlichen pn-Übergangs und Zuordnung einer Vorspann- und
Detektionsschaltung zu diesem zusätzlichen pn-Übergang vor,
derart daß ein Strom in diesem pn-Übergang fließt, wenn
einer der aktiven pn-Übergänge des Schutzbauteils zerstört
ist. Das Nachweis- bzw. Detektionssystem übersetzt dann
diesen Stromdurchgang in ein Informationssignal,
beispielsweise ein Leuchtsignal unter Verwendung einer Licht
emittierenden Diode, oder in ein fernübertragbares Signal
mittels einer beliebigen Stromnachweisschaltung und
zugeordneter Übertragungsschaltung.
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Näherhin sieht die vorliegende Erfindung vor einen Detektor
zum Nachweis eines Fehler-bzw. Störzustands vom Typ eines
p/n-Übergang-Kurzschlusses in einem Halbleiter-Schutzbauteil
mit vier alternierenden Halbleiterschichten, von welchen
eine der Mittelschichten einem Halbleitersubstrat niedrigen
Dotierungspegels und von einem ersten Leitfähigkeitstyp
entspricht, wobei das Bauteil in dem Substrat außer den
verschiedenen seine Schutzfunktion konstituierenden
Bereichen wenigstens einen zusätzlichen Bereich vom zweiten
Leitfähigkeitstyp aufweist, der mit einem Test- bzw.
Prüfanschluß verbunden ist.
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Gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist
vorgesehen, daß der Test- bzw. Prüfanschluß über einen
Stromdetektor mit einer Spannungsquelle verbunden ist, deren
Potential größer bzw. kleiner als die Ruhespannung jedes der
Anschlüsse des Bauteils ist, je nachdem das Substrat vom
N- bzw. vom P-Typ ist.
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Gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist
das Schutzbauteil eine bidirektionelle oder Zwei-Richtungs-
Shockley-Diode, welche zu beiden Seiten eines Substrats
eines ersten Leitfähigkeitstyps Bereiche des zweiten
Leitfähigkeitstyps aufweist, in welchen jeweils Bereiche des
ersten Leitfähigkeitstyps ausgebildet sind, wobei die
Bareiche des ersten Leitfähigkeitstyps in Projektion im
wesentlichen komplementär zueinander sind, wobei die
zusätzlichen Bereiche in der Oberseite des Substrats zur gleichen
Zeit wie der in dieser Oberseite des Substrats ausgebildete
Bereich des entgegengesetzten Leitfähigkeitstyps ausgebildet
werden.
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Gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist
vorgesehen, daß das Schutzbauteil geeignete Schichten zur
Bildung eines Aggregats von Zwei-Richtungs-Shockleydioden in
Dreiecks- bzw. Deltaschaltung aufweist.
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Gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist
vorgesehen, daß das Schutzbauteil geeignete Schichten zur
Bildung eines Aggregats von Zwei-Richtungs-Shockleydioden in
Sternschaltung aufweist.
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Gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist
vorgesehen, daß das Schutzbauteil geeignete Schichten zur
Ausbildung eines oder mehrerer Schutzbauteile mit
gesteuerter Kippspannung aufweist.
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Gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist
vorgesehen, daß dar Stromdetektor eine Elektrolumineszenz-
Diode ist.
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Gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist
vorgesehen, daß dar Detektor Mitteln zum Zählen der Anzahl
von Überlastzuständen zugeordnet ist.
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Diese und weitere Ziele, Eigenschaften, Merkmale und
Vorteile der vorliegenden Erfindung werden in der folgenden
nicht-einschränkenden Beschreibung spezieller
Ausführungsbeispiele im einzelnen dargelegt, unter Bezugnahme auf die
beigefügten Zeichnungsfiguren; in diesen zeigen:
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Fig. 1A in schematischer Schnittansicht ein Halbleiter-
Bauteil, das eine bidirektionelle oder
Zwei-Richtungs-Shockley-Diode bildet,
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Fig. 15 das allgemein verwendete Symbol zur Bezeichnung
einer bidirektionellen bzw. Zwei-Richtungs-Shockley-Diode,
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Fig. 2A eine stark schematische symbolische
Ersatzdarstellung des Bauteils nach Fig. 1A,
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Fig. 2B in schematischer Form die Zuordnung eines
Fehlerdetektors gemäß der vorliegenden Erfindung zum Bauteil
aus Fig. 1A,
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Fig. 3 die Verwendung eines Fehlerdetektors gemäß der
vorliegenden Erfindung in Zuordnung zu einer Stern- oder
Dreieck- bzw. Delta-Anordnung von bidirektionellen Snockley-
Dioden,
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Fig. 4 in Schnittansicht eine gemäß der vorliegenden
Erfindung modifizierte bidirektionelle bzw. Zwei-Richtungs-
Shockley-Diode,
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Fig. 5 in Schnittansicht ein Bauteil, in welchem eine
Dreieck- bzw. Delta-Anordnung von gemäß der vorliegenden
Erfindung modifizierten bidirektionellen Shockley-Dioden
inkorporiert ist,
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Fig. 6 in Schnittansicht ein Bauteil, das eine
Sternanordnung von gemäß der vorliegenden Erfindung modifizierten
bidirektionellen Shockley-Dioden darstellt,
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Fig. 7A in Schnittansicht eine gemäß der vorliegenden
Erfindung modifizierte unidirektionelle bzw. Ein-Richtungs-
Shockley-Diode,
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Fig. 7B das Ersatzschaltbild der nicht-modifizierten
Schaltung von Fig. 7A,
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Fig. 7C ein anderes Ersatzschaltbild des gemäß der
vorliegenden Erfindung modifizierten Bauteils nach Fig. 7A,
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Fig. 8A eine Anordnung aus einer unidirektionellen
Shockley-Diode mit gemäß der vorliegenden Erfindung
modifizierter anti-paralleler Diode,
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Fig. 8B ein Ersatzschaltbild des Bauteils aus Fig. 5A
vor Modifizierung gemäß der vorliegenden Erfindung,
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Fig. 9A in schematischer Schnittansicht ein Bauteil, das
einen Thyristor mit durch einen Transistor geregelter
Schwellwertspannung und mit einer gemäß der vorliegenden
Erfindung modifizierten anti-parallelen Diode bildet, sowie
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Fig. 9B ein Ersatzschaltbild des Bauteils aus Fig. 9A
vor Modifizierung gemäß der vorliegenden Erfindung.
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Fig. 1A zeigt in Schnittansicht ein herkömmliches
Halbleiterbauteil mit einer bidirektionellen bzw. Zwei-Richtungs-
Shockley-Diode. Dieses Bauteil ist ausgehend von einem
Substrat S eines ersten Leitfähigkeitstyps ausgebildet, der im
folgenden als N-Typ angenommen wird. Von der Ober- und von
der Unterseite des Substrats her sind P-Bereiche P1 bzw. P2
ausgebildet. In etwa der Hälfte der Fläche des Bereichs P1
ist ein N-Bereich N1 ausgebildet, und in im wesentlichen der
Hälfte der Fläche des Bereichs P2 ist ein N-Bereich N2
ausgebildet; die Bereiche N1 und N2 sind in Projektion im
wesentlichen zueinander komplementär. Die Bereiche N1 und N2
sind in herkömmlicher Weise mit Kurzschluß-Löchern (Emitter-
Kurzschlüssen) versehen. Die Gesamtheit der Bereiche N1 und
P1 ist mit einer Metallisierung a1 überzogen und die
Gesamtheit der Bereiche N2 und P2 mit einer Metallisierung a2.
Nicht bezeichnete Isolierschichten, üblicherweise aus
Siliziumoxid, sind zur Begrenzung des Kontakts zwischen den
Elektroden a1 und a2 und dem Substrat S bestimmt.
Üblicherweise sind an den Grenzflächen zwischen den Bereichen P1 und
P2 und dem Substrat S gegenüber den Bereichen N1 bzw. N2
N&spplus;-Bereiche vorgesehen, zur genauen Festlegung der
Auslöse- bzw. Triggerschwelle der Shockley-Dioden.
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Der linke Teil von Fig. 1A entspricht einer Shockley-Diode
P2-S-P1-N1, deren Metallisierung a2 die Anode bildet. Der
rechte Teil von Fig. 1A entspricht einer Shockley-Diode
P1-S-P2-N2, deren Metallisierung a1 die Anode bildet.
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Wenn die Elektrode a1 positiv bezüglich der Elektrode a2
ist, bildet der Übergang S(N&spplus;)-P2 den Sperrübergang, der
in einen Lawinendurchbruchzustand übergeht, um eine
Schutzfunktion zu gewährleisten, wenn die Potentialdifferenz
zwischen den Elektroden a1 und a2 einen vorgegebenen
Schwellwert überschreitet. Wenn, umgekehrt, die Metallisierung a2
positiv bezüglich der Metallisierung a1 ist, bildet der
Übergang S(N&spplus;)-P1 den Sperrübergang, der in einen
Lawinendurchbruchzustand übergeht, wenn die Spannung zwischen den
Elektroden a2 und a1 einen vorgegebenen Schwellwert
überschreitet.
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Im Falle einer übermäßigen positiven Überlast an der
Metallisierung a1 kann der pn-Übergang zwischen dem Substrat S
und dem Bereich P2 zerstört werden, d. h. dauerhaft leitend
bleiben. Umgekehrt besteht im Falle einer übermäßigen
positiven Überspannung an der Metallisierung a2 für den
pn-Übergang zwischen dem Substrat S und dem Bereich P1 die Gefahr
der Zerstörung und damit des Verbleibs in dauerhaftem
Leitungszustand.
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Man kann es so betrachten, daß die statische Arbeits- und
Wirkungsweise des Bauteils aus Fig. 1A dem Schaltschema nach
Fig. 2A entspricht, das aus zwei entgegengesetzt gerichteten
Lawinendurchbruchdioden D1 und D2 besteht, wobei die erste
dem pn-Übergang P1-S und die zweite dem pn-Übergang S-P2
entspricht. Dabei ist daran zu erinnern, daß das Bauteil
gemäß der vorliegenden Erfindung, wenn es in den Kipp- bzw.
Umkehr-Zustand übergeht, keine Lawinendurchbruchdioden-
Charakteristik besitzt, sondern eine
Thyristor-Charakteristik, d. h. daß die Spannung an seinen Anschlüssen auf
einen deutlich unterhalb seiner Kippspannung liegenden Wert
absinkt. Somit gibt das Schaltschema nach Fig. 2A das
Bauteil gemäß Fig. 1A nur sehr unvollkommen wieder. Es kann
jedoch zur Erklärung der vorliegenden Erfindung dienen,
unter der Voraussetzung, daß, wie weiter oben erwähnt, falls
das Bauteil nach Fig. 1A als Folge einer Überlast zerstört
wird, dies gleichbedeutend damit ist, daß eine der
Lawinendurchbruchdioden D1 und D2 einem Kurzschluß entspricht.
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Wie in Fig. 2B veranschaulicht, sieht die vorliegende
Erfindung vor, das Substrat S, welches der gemeinsame Punkt
der Kathoden der Dioden D1 und D2 ist, mit dar Kathode einer
Detektionsdiode D zu verbinden, die durch eine
Gleichspannungsquelle V in Reihe mit einem Stromdetektor 10 positiv
vorgespannt ist. Die Spannungsquelle V ist so gewählt, daß
sie positiv bezüglich dem Ruhepotential der Metallisierungen
a1 und a2 ist. Falls beispielsweise die Shockley-Doppeldiode
eine Telefonleitung schützen soll, besitzt der Anschluß a1
ein Potential von -48 V und der Anschluß a2 ein Potential
nahe Massepotential, allgemein ein leicht negatives
Potential. Somit reicht es aus, daß die Spannung V leicht positiv
ist, damit, falls die eine oder die andere von den Dioden D1
und D2 kurzgeschlossen wird, ein Strom in der Diode D fließt.
Dieser Strom wird durch den Detektor 10 nachgewiesen, der
ein Alarmsignal erzeugt, gegebenenfalls über eine
Fernübertragungsschaltung. In einer einfachen Ausführung ist der
Detektor 10 eine unmittelbar benachbart dein Bauteil
angeordnet Elektrolumineszenz-Diode, zur Anzeige des
Fehlerzustands.
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Die vorstehend für die Diode D und die Spannungsquelle V
angegebenen Polaritäten hängen vom Leitfähigkeitstyp des
Substrats S ab. Falls dieses Substrat vom P-Typ wäre, hätten
die Dioden D1 und D2 die entgegengesetzte Polarität, derart
daß die Diode D und das Potential V negativer als das
Ruhepotential der Anschlüsse a1 und a2 sein müßten.
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Zur Ausübung der vorliegenden Erfindung könnte man an dem
Bauteil nach Fig. 1A eine Kontaktnahme mit dem Substrat und
eine äußere Diode vorsehen.
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Gemäß einem Aspekt der vorliegenden Erfindung ist
vorgesehen, die Diode D in das Bauteil gemäß Fig. 1A
einzubeziehen, wie nachstehend ersichtlich,
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Allgemeiner gesprochen eignet sich die vorliegende Erfindung
zur Anwendung bei verschiedenen Typen von
Schaltungsanordnungen, welche in monolithischer Form wenigstens eine
Shockley-Diode enthalten.
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Fig. 3 gibt ein vereinfachtes Ersatzschaltbild ähnlicher Art
wie in Fig. 2A einer Anordnung von bidirektionellen oder
Zwei-Richtungs-Shockley-Dioden in Stern- oder in Dreieck-
bzw. Delta-Form wieder. Die sperrenden pn-Übergänge, welche
in Lawinendurchbruchzustand übergehen können, entsprechen
Zener-Dioden D1, D2, D3 in Anordnung zwischen Anschlüssen
a1, a2 und G und dem Substrat S. Die Diode D ist mit diesem
Substrat S verbunden. Herkömmlicherweise ist der Anschluß G
mit Masse verbunden. Man gewährleistet auf diese Weise einen
Schutz gegen eine Überspannung zwischen den Leitern a1 und
a2 oder gegen eine Überspannung zwischen einem dieser Leiter
und Masse.
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Fig. 4 veranschaulicht in schematischer Schnittansicht eine
bidirektionelle oder Zwei-Richtungs-Shockley-Diode ähnlich
der in Fig. 1A, in welcher eine Diode D gemäß der
vorliegenden Erfindung integriert wurde. In dieser Zeichnungsfigur
sind gleiche Elemente wie in Fig. 1A mit denselben
Bezugsziffern bezeichnet. Die N&spplus;-Bereiche sind nicht
wiedergegeben. In der Oberseite des Substrats werden P-Bereiche P3
ausgebildet, gleichzeitig mit dem Bereich P1, und diese
Bereiche P3 bilden zusammen mit dem Substrat S die Diode D.
Es können ein oder mehrere Bereiche P3 vorgesehen werden.
Mit diesen Bereichen P3 fest verbundene Metallisierungen 11
entsprechen der Anode der Diode D, und sie bilden einen
Test- oder Prüfanschluß, der mit einer Vorspann- und
Stromdetektorschaltung verbunden werden kann.
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Fig. 5 veranschaulicht eine Anwendung der vorliegenden
Erfindung bei der Ausbildung bzw. Herstellung eines Netzes von
bidirektionellen Shockley-Dioden in Dreieck- bzw. Delta-
Anordnung. In dar Oberseite das Substrats sind Bereiche P1
und P2 ausgebildet. In der Unterseite ist ein Bereich F4
ausgebildet. Bereiche N1 und N2 nehmen im wesentlichen die
Hälfte der Oberseite der Bereiche P1 und P2 ein. Ein Bereich
N4 nimmt im wesentlichen die Hälfte der Oberfläche des
Bereichs P4 ein, wobei der Bereich N4 in Projektion im
wesentlichen komplementär bezüglich der Bereiche N1 und N2
ist. Eine erste vertikale bidirektionelle bzw.
Zwei-Richtungs-Shockley-Diode wird durch die Bereiche N1-P1-S-P4-N4
zwischen den Metallisierungen a1 und G gebildet, eine zweite
vertikale bidirektionelle Shockley-Diode wird von den
Bereichen N2-P2-S-P4-N4 zwischen den Metallisierungen a2 und G
gebildet, und eine dritte laterale bidirektionelle Shockley-
Diode wird von den Bereichen N1-P1-S-P2-N2 zwischen den
Metallisierungen a1 und a2 gebildet. Das Bauteil gemäß der
vorliegenden Erfindung umfaßt des weiteren einen in der
Vorderseite des Substrats ausgebildeten Bereich P3, ähnlich
den Bereichen P1 und P2. Wiederum kann man mehrere Bereiche
P3 in solcher Verteilung vorsehen, daß der Zugangswiderstand
zwischen der Diode P3-S und dem potentiell zerstörbaren pn-
Übergang minimalisiert wird.
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Fig. 6 stellt eine Konfiguration mit drei bidirektionellen
oder Zwei-Richtungs-Shockley-Dioden in Sternanordnung dar.
In der Oberseite des Substrats S sind drei Bereiche P1, P2,
P4 ausgebildet. In Ausrichtung mit in den Bereichen P1, P2
und P4 ausgebildeten Bereichen N1, N2 bzw. N4 sind Bereiche
PS, P6 bzw. P7 ausgebildet. Jeder der Bereiche N1, N2, N4
nimmt im wesentlichen die Hälfte der Oberfläche jedes der
Bereiche P1, P2 bzw. P4 ein. Die Rückseite ist mit einer
Metallisierung 12 überzogen, die nicht mit einer äußeren
Elektrode verbunden ist. Eine derartige Anordnung ist
bereits in den oben erwähnten Patenten und Patentanmeldungen
beschrieben. Gemäß der vorliegenden Erfindung werden in der
Oberseite des Substrats zusätzlich Bereiche P3 diffundiert,
wobei diese Bereiche P3 mit dem Substrat S die Diode D gemäß
der Erfindung bilden.
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Man erkennt, daß die vorliegende Erfindung sich nicht nur
zur Anwendung bei Systemen mit bidirektionellen Shockley-
Dioden eignet, sondern auch bei anderen Schutzsystemen mit
vier Schichten.
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Fig. 7A stellt eine unidirektionelle bzw. Ein-Richtungs-
Shockley-Diode dar, die von einem Ausgangssubstrat S vom
N-Typ gebildet wird, dessen Unterseite eine P-Schicht P2
aufweist und dessen Oberseite einen P-Bereich P1 umfaßt, in
welchem ein N-Bereich N1 ausgebildet ist, der in
herkömmlicher Weise wie in den vorhergehenden Fällen mit Kurzschluß-
Löchern versehen ist. Der Bereich N1 ist mit einer Kathoden-
Metallisierung K überzogen, die Unterseite mit einer Anoden-
Metallisierung A. Das herkömmliche Symbol einer derartigen
unidirektionellen Shockley-Diode DS ist in Fig. 73
wiedergegeben. Wie in Fig. 7C veranschaulicht, kann diese
Shockley-Diode wie folgt konstituiert gedacht werden: Zwischen
den Anschlüssen K und A liegen eine Diode 15 entsprechend
dem Übergang N1-P1, eine Lawinendurchbruchdiode 16
entsprechend dem Bereich P1-S. und eine Diode 17 entsprechend dem
Übergang S-P2. Gemäß der Erfindung wird die Hinzufügung
einer mit dem Substrat S verbundenen Diode D vorgeschlagen.
Diese Diode D wird durch einen in der Oberseite
ausgebildeten Bereich P3 gebildet, der fest mit einer Prüf- bzw.
Testmetallisierung 11 verbunden ist.
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Fig. 8A veranschaulicht den Fall, wo das
Vier-Schicht-Bauteil aus einer unidirektionellen Shockley-Diode DS in
antiparalleler Anordnung über einer Diode 20 besteht. Die
Oberseite des Substrats S vom N-Typ umfaßt einen P-Bereich P1,
dessen Fläche im wesentlichen zur Hälfte von einem mit
Emitter-Kurzschlüssen versehenen N-Bereich N1 eingenommen
wird. Auf seiner Rückseite ist in Ausrichtung mit dem
Bereich N1 ein Bereich P2 ausgebildet, der übrige Teil der
Rückseite ist von stark dotierten N-Typ (N&spplus;). Man erhält
somit eine unidirektionelle Shockley-Diode entsprechend den
Bereichen P2-S-P1-N1 und eine aus den Bereichen P1-N-N&spplus;
gebildete Diode in anti-paralleler Anordnung. In der
Oberseite ist ein P-Bereich P3 ausgebildet, der mit dem
Substrat S die Diode D gemäß der Erfindung bildet.
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Fig. 9A entspricht einer Realisierung der in Fig. 9B
veranschaulichten Schaltung. Ihr Mittelteil ist im
Wesentlichenidentisch mit den Hauptteil des Bauteils aus Fig. 8A.
Diesesmal bildet das Vier-Schicht-System N1-P1-S-P2 einen
Thyristor, da mit der Schicht P1 eine Gate-Metallisierung 22
verbunden ist, die ihrerseits mit einem in einem Graben bzw.
Kasten PS ausgebildeten Bereich N8 verbunden ist. Der Graben
P8 ist mit einem Steueranschluß C verbunden, der in
bekannter Weise den Schwellwert der Lawinendurchbruch-Auslösung
des Thyristors N1-P1-S-P2 festzulegen gestattet. In der
Oberseite des Substrats S ist ein Bereich P3 ausgebildet,
der zusammen mit dem Substrat die Diode D gemäß der
Erfindung bildet.
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Das Vorstehende sind nur spezielle Anwendungs- und
Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung. Man kann die
schematischen Anordnungen gemäß den Figg. 5 und 6 mit den
Ausführungen von Bauteilen gemäß den Figg. 8 und 9
kombinieren. Des weiteren können auch komplexere Anordnungen von
Shockley-Dioden oder von Thyristoren mit steuerbarer
Triggerspannung in ein und demselben Substrat S realisiert werden.
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Der Fehlerdetektor gemäß der Erfindung gestattet die
Anzeige, daß ein permanenter Fehler bzw. Störzustand vorliegt,
d. h. daß ein pn-Übergang definitiv in den
Kurzschluß-Zustand übergegangen ist. Außerdem fließt in der Diode D bei
jedem Durchgang einer Überlas - in dem Schutzbauteil ein
Strom. Somit kann der Detektor gemäß der Erfindung einem
logischen System zugeordnet werden, das eine Zählung der
Zahl von Auslösungen des zugeordneten Schutzbauteils
gestattet, was für die Betriebsüberwachung der zu schützenden
Schaltung oder der Leitung, mit welcher die Schaltung
verbunden ist, nützlich ist. Tatsächlich kann dies das
Wartungspersonal zu Überlegungen hinsichtlich des Typs und der
Häufigkeit von Störzuständen veranlassen, um gegebenenfalls
Maßnahmen vorzusehen, um diesen Fehler- bzw. Störzuständen
abzuhelfen. Darüber hinaus wird die Realisierung einer
logischen Schaltung zur Analyse der Auslösungen bzw.
Triggerungen durch den Umstand vereinfacht, daß einer dar
Anschlüsse des Detektors 10 mit Masse verbunden sein kann.