DK172525B1 - Transistorbeskyttelseskredsløb til at beskytte en halvlederkomponent mod højspændingstransienter - Google Patents
Transistorbeskyttelseskredsløb til at beskytte en halvlederkomponent mod højspændingstransienter Download PDFInfo
- Publication number
- DK172525B1 DK172525B1 DK198102814A DK281481A DK172525B1 DK 172525 B1 DK172525 B1 DK 172525B1 DK 198102814 A DK198102814 A DK 198102814A DK 281481 A DK281481 A DK 281481A DK 172525 B1 DK172525 B1 DK 172525B1
- Authority
- DK
- Denmark
- Prior art keywords
- transistor
- voltage
- circuit
- emitter
- protection transistor
- Prior art date
Links
- 239000004065 semiconductor Substances 0.000 title claims description 21
- 230000001052 transient effect Effects 0.000 claims description 15
- 230000000903 blocking effect Effects 0.000 claims description 14
- 230000007704 transition Effects 0.000 claims description 12
- 230000001681 protective effect Effects 0.000 claims description 6
- 230000006378 damage Effects 0.000 description 8
- 239000000463 material Substances 0.000 description 7
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 5
- 230000004044 response Effects 0.000 description 5
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 3
- 230000003071 parasitic effect Effects 0.000 description 3
- 239000000758 substrate Substances 0.000 description 3
- 230000004888 barrier function Effects 0.000 description 2
- 230000008901 benefit Effects 0.000 description 2
- 239000003990 capacitor Substances 0.000 description 2
- 230000008859 change Effects 0.000 description 2
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 2
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 2
- 229920006395 saturated elastomer Polymers 0.000 description 2
- 230000002411 adverse Effects 0.000 description 1
- 230000003321 amplification Effects 0.000 description 1
- 230000001066 destructive effect Effects 0.000 description 1
- 230000005284 excitation Effects 0.000 description 1
- 230000001747 exhibiting effect Effects 0.000 description 1
- 230000005669 field effect Effects 0.000 description 1
- 239000000411 inducer Substances 0.000 description 1
- 238000002844 melting Methods 0.000 description 1
- 230000008018 melting Effects 0.000 description 1
- 238000003199 nucleic acid amplification method Methods 0.000 description 1
- 244000045947 parasite Species 0.000 description 1
- 239000013641 positive control Substances 0.000 description 1
- 230000008054 signal transmission Effects 0.000 description 1
- 238000010561 standard procedure Methods 0.000 description 1
Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H03—ELECTRONIC CIRCUITRY
- H03F—AMPLIFIERS
- H03F1/00—Details of amplifiers with only discharge tubes, only semiconductor devices or only unspecified devices as amplifying elements
- H03F1/52—Circuit arrangements for protecting such amplifiers
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L27/00—Devices consisting of a plurality of semiconductor or other solid-state components formed in or on a common substrate
- H01L27/02—Devices consisting of a plurality of semiconductor or other solid-state components formed in or on a common substrate including semiconductor components specially adapted for rectifying, oscillating, amplifying or switching and having potential barriers; including integrated passive circuit elements having potential barriers
- H01L27/0203—Particular design considerations for integrated circuits
- H01L27/0248—Particular design considerations for integrated circuits for electrical or thermal protection, e.g. electrostatic discharge [ESD] protection
Landscapes
- Power Engineering (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Condensed Matter Physics & Semiconductors (AREA)
- Computer Hardware Design (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- Semiconductor Integrated Circuits (AREA)
- Amplifiers (AREA)
- Bipolar Integrated Circuits (AREA)
- Protection Of Static Devices (AREA)
- Electronic Switches (AREA)
- Bipolar Transistors (AREA)
- Emergency Protection Circuit Devices (AREA)
Description
i DK PR 172525 B1
Denne opfindelse vedrører et kredsløb til at beskytte en halvlederkomponent ifølge indledningen til krav 1.
I DE fremlæggelsesskrift nr. 1 815 617 er omtalt et sikkerhedskredsløb mod for voldsom drift af en generator, 5 især generatoren i et automobil, idet der over generatorens udgangsklemmer er koblet kollektor-emitterstrækningen på en beskyttelsestransistor, hvis basis er forbundet med udtaget på en spændingsdeler, som består af en zenerdiode, som er forbundet parallelt over kollektor-basisstrækningen på tran-10 sistoren, og en modstand, som ligger parallelt over basis-emitterstrækningen. Hvis generatorspsndingen stiger til en risikobetonet størrelse, bryder zenerdioden 48 sammen, og bevirker, at transistoren blever ledende, hvilken transistor herefter kortslutter generatorspsndingen, og således selv 15 gennembrydes med en blivende kortslutning. På denne måde bryder magnetiseringsspsndingen for feltvirkningen også sammen, således at der ikke frembringes yderligere spænding.
Endvidere omtales i DE offentliggørelsesskrift nr.
2 323 183 et beskyttelseskredsløb til beskyttelse af en 20 brugsgenstand mod for høj spænding, idet der ved hjælp af en spændingsdeler, som er forbundet over brugsgenstanden, aftages en del af den spænding, som påtrykkes brugsgenstanden, hvilken delspænding overføres til emitteren på en transistor, hvis basis er forspændt ved hjælp af en zenerdiode.
25 Hvis spændingen over brugsgenstanden stiger for kraftigt, bliver transistoren ledende og bevirker, at en thyristor bliver ledende, hvilken thyristor er forbundet over udgangen fra netsikringen til jord, således at sikringen arbejder med en kortslutning, og derved smelter. Endelig er der i 30 DE offentliggørelsesskrift nr. 2 832 766 omtalt et beskyttelseskredsløb mod elektriske støjimpulser, hvor kollektor-emitterstrækningen på beskyttelsestransistoren er forbundet parallelt med en brugsgenstand, og basis på transistoren er forbundet med udtaget på en spændingsdeler, som ligeledes 35 er forbundet over spændingen på brugsgenstanden, idet spæn-dingsdeleren består af en kondensator, som er forbundet fra 2 DK PR 172525 B1 basis til pluspolen på forbrugsspændingskilden, og en modstand, som er forbundet fra basis til den anden spændingspol.
De støjimpulser, som er overlejret driftsjsvnspandingen, ledes gennem kondensatoren til basis på transistoren således, 5 at denne kortvarigt bliver ledende, således at støjimpulserne kortsluttes og derved ikke når frem til forbrugsgenstanden.
Højspsndingstransienter, der er i stand til at beskadige en halvlederkomponent, kan opstå på forskellige måder. I en fjernsynsmodtager kan sådanne transienter f.eks.
10 frembringes, når der indtræffer højspændingsgnitsdannelse i billedroret. Transienterne kan være af en størrelse, polaritet og varighed, der er tilstrækkelig til at beskadige eller ødelægge transistorer, der indeholdes i signalbehandlingskredsløb i modtageren, ved at overskride transistorernes 15 gennembrudsspænding i spærreretningen og få kraftige strømme til at løbe i spærreretningen. Denne virkning ses i det typiske tilfælde, når der frembringes højspsndingstransienter i kredsløbspunkter eller klemmer, med hvilke transistorerne er forbundet og fører især til problemer i kredsløb, der 20 indeholder integrerede kredse, hvori er integreret følsomme, med laveffektsignaler arbejdende transistorkredsløb. For en bipolær transistor kan store spærrestrømme f.eks. ødelægge basis-emitterovergangen eller medføre, at transistorens strømforstærkningsegenskab varigt forringes.
25 Der kan anvendes forskellige beskyttelseskredsløb til at undertrykke virkningerne af højspændingstransienter.
Halvlederdioder med passende polaritet kan anvendes i kredsløbspunkter med henblik på at lede transienter væk fra de følsomme transistorkredsløb, som skal beskyttes. Til 30 dette formål kan kræves bl.a. dioder, der er fremstillet ved hjælp af en teknik eller en udformning, som ikke er standard, og derfor bør undgås mest muligt, især i integrerede kredse, eftersom disse krav komplicerer fremstillingsprocessen for den integrerede kreds. Det må i hvert tilfælde 35 påses, at dioderne uden at ødelægges kan modstå den elektriske effekt, der frembringes af de til transienterne knyttede 3 DK PR 172525 B1 elektriske påvirkninger og at sådanne dioder alene eller sammen med et tilhørende tærskelniveaubestemmende forspæn-dingskredsløb ikke indvirker på de ønskede impedansegenskaber eller højfrekvensgangen for det signalkredsløb, der skal 5 beskyttes.
Modstande eller impedanskomponenter, der er særskilt udformet til at undertrykke højspændingstrnsienter, kan også anvendes. Sådanne komponenter kan imidlertid være for dyre eller på anden måde upraktiske i mange kredsløbsanven-10 delser ud fra et konstruktionsstandpunkt og kan forringe impedansegenskaberne og højfrekvensgangen for de signalbehandlingskredsløb, med hvilke de anvendes.
I de indledningsmæssigt nævnte DE offfentliggørel-sesskrifter nr 2 323 183 og nr. 2 832 766 anvendes et aktivt 15 transistorbeskyttelseskredsløb i forbindelse med en følerimpedans, der er forbundet med et kredsløbspunkt, i hvilket højspændingstransienterne findes, og med det kredsløb, der skal beskyttes. Ved et signalbehandlingskredsløb ændrer følerimpedansen impedansen i forbindelsespunktet og kan 20 bl.a. dæmpe højfrekvenssignaler, der normalt findes på klemmen, ved at danne et lavpasfilter sammen med enhver parasitkapacitet, der måtte findes ved klemmen.
Det er formålet med opfindelsen at tilvejebringe et transientbeskyttelseskredsløb, som især er egnet til frem-25 stilling i et integreret kredsløb, som også indeholder det kredsløb, der skal beskyttes, og hvortil kun kræves et minimum af komponenter, og som ikke i ugunstig retning påvirker frekvensforhold eller impedansegenskaber for det beskyttede kredsløb. Dette opnås ved, at kredsløbet er udformet således, 30 som det er angivet i den kendetegnende del af krav 1.
Det ved opfindelsen tilvejebragte kredsløb har den fordel, at impedansforholdene i det halvlederkredsløb, som skal beskyttes mod skadelige transienter, ikke forandres, således kredsløbet ikke har nogen indflydelse på den normale 35 signalbehandling. Gennem et egnet valg af beskyttelseskredsløbets forspændingsforhold kan dets påvirkning af transien- 4 DK PR 172525 B1 terne indstilles på ønsket vis. Tilvejebringelsen af beskyttelseskredsløbet i et samlet, integreret kredsløb byder ikke på nogen problemer, idet beskyttelsestransistoren kan fremstilles med den for almindelige komponenter benyttede 5 teknologi.
Opfindelsen skal i det følgende forklares nærmere under henvisning til tegningen, på hvilken fig. 1 viser en del af en fjernsynsmodtager, der omfatter et kredsløb, som indeholder et beskyttelseskreds-10 løb ifølge opfindelsen, fig. 2-5 viser kredsløbsudførelsesformer af beskyttelseskredsløbene ifølge opfindelsen sammen med de kredsløb, der skal beskyttes, og fig. 6 viser et diagram, der letter forståelsen 15 af virkningen af de i fig. 2-5 viste kredsløb.
I fig. 1 føres luminanssignaler fra en kilde 10 og krominanssignaler fra en kilde 12 til særskilte signalindgangsklemmer på en luminans- og krominanssignalbe-handlingskreds 15 i en farvefjernsynsmodtager. Behand-20 lingskredsen 15 (f.eks. et integreret kredsløb) frembringer på kendt måde R, G og B farvebilledsignaler som svar på indgangsluminans- og -krominanssignalerne. Farvesignalerne tilføres via et ikke vist videoudgangstrin til særskilte styrkereguleringskatodeelektroder i et farve-25 billedrør 18. En driftsspændingsforsyning 19 frembringer et antal driftsspændinger til billedrøret 18. Disse spændinger omfatter en højspænding på omkring 25.000 volt til at forspænde anodeelektroden i billedrøret 18 samt spændinger på omkring nogle få hundrede volt til forspænding 30 af andre elektroder i billedrøret 18 (f.eks. katode, skærmgitter og fokuseringselektroder).
Behandlingskredsen 15 omfatter indgangskredsløb, der er forbundet med indgangsklemmerne T., og som kan beskadiges eller ødelægges, når højspændinger frembringes 35 på klemmerne af behandlingskredsen 15. I en fjernsynsmodtager er den primære kilde for sådanne højspændinger, tran-
O
5 DK PR 172525 B1 sienter, der er frembragt af gnistdannelse i billedrøret. Gnistdannelse i billedrøret kan forekomme mellem højspændingsanodeelektroden og modtagerchassiet, når modtageren f.eks. efterses. Gnistdannelse i billedrøret kan også 5 uforudsigeligt forekomme mellem anoden og én eller flere af de andre elektroder med lavere spænding i billedrøret, når modtageren befinder sig i normal drift. Gnistdannelse i billedrøret bevirker i alle tilfælde højspændingstran-sienter, der har en oscillerende karakter med positive 10 og negative spændingsspidser, der ofte overstiger 100 volt på kredsløbsklemmerne og udviser en varighed på fra 1 til adskillige mikrosekunder.
Et kredsløb til at beskytte kredsløbene i behandlingskredsen 15 (fig. 1) mod beskadigelse fra højspæn-15 dingstransienter er vist i fig. 2.
Fig. 2 viser et signalbehandlingskredsløb 20 omfattende en NPN småsignalforstærkertransistor 22 og en tilhørende basisforspændingsmodstand 24. De indgangssignaler, der skal forstærkes, føres til basiselektroden på 20 transistoren 22 via en klemme T^. De forstærkede signaler optræder på kollektorudgangen fra transistoren 22, hvorfra de påtrykkes de følgende ikke viste signaloverføringstrin.
Udformningen i fig. 2 omfatter også et beskyttel-25 seskredsløb 25, der indbefatter en NPN transistor 28 med en emitterelektrode, som er direkte forbundet med klemmen , en basiselektrode, der forbundet til en forspændings-referencespænding (f.eks. jordpotential) samt en kollek-torelektrode, der er forbundet med en positiv driftfor-30 syningsspænding +Vcc· I dette eksempel svarer transitoren 28 til transistoren 22. En modstand 29 i transistoren 28’s kollektorkredsløb repræsenterer på symbolsk form den fordelte kollektormodstand i transistoren 28. Transistoren 28 er normalt ikke-ledende og i dette eksempel fungerer 35 den ikke som en signalbehandlingskomponent og indgår ikke
O
6 DK PR 172525 B1 i en signalbehandlingsstrækning. Kredsløbene 20 og 25 kan nemt fremstilles sammen i et enkelt integreret kredsløb, i hvilket tilfælde klemmen svarer til en ydre forbindelsesklemme for det integrerede kredsløb.
5 Der henvises til diagrammet i fig. 6 før der gås videre med en yderligere omtale af fig. 2.
Fig. 6 afbilder et tværsnit af en halvledertran-sistorkomponent som kan anvendes til transistorerne 22 og 28 i fig. 2. Komponenten omfatter et jordet substrat, 10 der er fremstillet af P-type halvledermateriale, et kol- lektorområde omfattende N-type materiale, der er diffun-deret ind i substratet, et basisområde omfattende P-type materiale, der er diffunderet ind i kollektorens N-type materiale samt et emitterområde omfattende N+ type mate-15 riale, der er diffunderet ind i emitterområdet. Ledende ydre kontaktklemmer fører til basis-, emitter- henholdsvis kollektorområderne. Et isolerende lag ligger over halvledermaterialet. En modstand rc angiver symbolsk den fordelte halvledermodstand hørende til kollektorområdet.
20 · Ved betragtning af fig. 6 sammen med fig. 2 be mærkes det, at signaltransistoren 22 kan beskadiges eller ødelægges ved tilstedeværelsen af transientspændinger med stor amplitude og negativ polaritet, som kan frembringes ved indgangsklemmen på grund af gnistdannelse i 25 billedrøret. Når sådanne negative transienter (der ofte har en spids til spids amplitude, som overstiger 100 volt) overskrider transistoren 22's emitter-basisgennembruds-spænding i spærreretningen, er det sandsynligt, at de ødelægger transistorens emitter-basisovergang på grund 30 af for høj kortvarig effektafsætning i overgangen. Spe cielt leder transistoren 22 kraftigt i emitter-basis-spærreretningen som reaktion på de store negative transienter med en værdi, der afhænger af den størrelse, med hvilken transienterne overstiger emitter-basisgennembruds-35 spændingen i spærreretningen på omtrent 7 volt. Idet der henvises til fig. 6, indtræffer i dette eksempel emitter-
O
7 DK PR 172525 B1 -basisspærrestrømledning med stor strømtæthed først og fremmest i emitter-basisovergangens område "d", med termisk ødelæggelse af denne overgang i dette punkt som en sandsynlig følge, hvis der ikke anvendes beskyttel-5 sesforanstaltninger. Basisforspændingsmodstanden 24 kan også ødelægges, når transistoren 22 og modstanden 24 er udformet i det samme integrerede kredsløb, eftersom integrerede kredsløbsmodstande, der har lille areal, i det typiske tilfælde ikke hurtigt kan afgive en stor 10 mængde varmeenergi, som måtte være frembragt af store transientfremkaldte strømme.
Ødelæggelse af signaltransistoren 22 af store negative transienter hindres af beskyttelsestransistoren 28. Transistoren 28's hovedstrømledningsstrækning (kol- 15 lektor-emitterstrækningen) er direkte forbundet mellem en kilde med positiv jævnspænding +V og indgangsklem- cc men T. uden mellemliggende kredsløbsorganer i dette eksempel (husk at modstanden 29 er en symbolsk fremstilling af den fordelte kollektormodstand, der er vist som 20 modstanden r i fig. 6). En referencespænding med en forud bestemt størrelse tjener til at forspænde transistoren 28's kollektor-basisovergang i spærreretningen og forspænder beskyttelsestransistoren 28's basiselektrode med henblik på at fastlægge et ønsket tærskelled-25 ningsniveau for transistoren 28.
Når f.eks. den på transistoren 28 påtrykte forspændingsreferencespænding svarer til jordpotential (nul volt), leder transistoren 28, når transistoren 28's emit-terspænding er hovedsagelig lig med eller mindre end sum-30 men af forspændingsreferencespændingen plus transistoren 28's basis-emitterovergangsspændingsforskel (omtrent 0,7 volt). En negativ transientspænding, der optræder på klemmen med en størrelse, som overskrider -0,7 volt, vil derfor få transistoren 28 til at lede. Når transisto-35 ren 28 leder, tilvejebringes en strømbane til at lede strømme hørende til transientet bort fra signaltransisto- 8
O
DK PR 172525 B1 ren 22. Strømmen i denne bane løber fra driftsspændingskilden +V gennem transistoren 28's kollektor-emitter-cc strækning og klemmen til transientspændingskilden.
Denne måde at lede strøm bort fra driftsspændingsfor-5 syningskilden er fordelagtig i et integreret kredsløbs organ, eftersom den mindsker sandsynligheden for at der opstår gennemslagstransientvirkninger i andre områder af det integrerede kredsløb via det fælles substratmateriale.
10 I dette eksempel er transistoren 28 forspændt således, at den leder før emitter-basisovergangsgennem-brudsspændingen i spærreretningen (omtrent 7 volt) for signaltransistoren 22 nås. Eftersom der ikke løber emit-ter-basisspærrestrømme i signaltransistoren 22 før gen-15 nembrudsspændingen i spærreretningen er nået, leder sig naltransistoren 22 ikke transientfremkaldte strømme, når beskyttelsestransistoren 28 leder. Bemærk at når beskyttelsestransistoren 28 leder, fastholdes spændingen på klemmen og derfor basisspændingen for signaltransi-20 storen 22 effektivt på et spændingsniveau, der svarer til størrelsen af basisforspændingsreferencespændingen for transistoren 28 på nær basis-emitterovergangsspæn-dingsforskellen for transistoren 28. Niveauet for den forspændingsreferencespænding, der påtrykkes transistoren 25 28, kan tilpasses til at passe til kravene for et sær skilt anlæg i overensstemmelse med igangsætning af beskyttelsestransistorens funktion før der frembringes spærrestrømme med ødelæggende niveauer i signaltransistoren 22.
3ø Beskyttelseskredsløbet i fig. 2 udviser adskil lige fordelagtige træk.
Beskyttelseskredsløbet omfatter et mindste antal komponenter, eftersom der kun kræves en enkelt transistor.
Denne transistor behøver ikke at være en højeffektkompo-35 nent, og den kan være af samme type som småsignaltransi- storen 22. Beskyttelseskredsløbet anvendes derfor med 0
O
9 DK PR 172525 B1 fordel i et integreret kredsløb med begrænset til rådighed værende areal. I denne forbindelse bemærkes det, at beskyttelsestransistoren 28 udviser iboende selvbegrænset transientstrømledning, når den leder i mættet og ikke-5 -mættet tilstand som reaktion på højspændingstransienter.
En sådan iboende begrænset transientstrømledning tilskrives den fordelte kollektormodstand i transistoren 28 (modstanden r i fig. 6) og tillader anvendelse af en beskyt-telsestransistor med en sædvanlig emitter-basisområdeud-10 formning. En særskilt strømbegrænsende kollektormodstand kunne Imidlertid om fornødent også anvendes.
Det bemærkes endvidere, at basisforspændingsre-ferencespændingen, som fastlægger tærskelledningsniveauet for beskyttelsestransistoren 28, påtrykkes beskyttelses-15 kredsløbet bortset fra det beskyttede kredsløb og kan i dette eksempel fastlægges særskilt fra (basis) forspændingen af den beskyttede transistor 22. Derfor kan tærskelreferencespændingsniveauet for beskyttelsestransistoren 28 fastlægges uafhængigt af forspændingskravene for det kreds-20 løb, der skal beskyttes.
Det bemærkes også, at beskyttelseskredsløbet 25 ikke ændrer (indgangs) højfrekvensgangen for signalkredsløbet 20 og heller ikke ændrer indgangsimpedansen for signalkredsløbet 20 i forbindelse med signalbehandlingsformål.
25 Beskyttelseskredsløbet 25 er udformet således, at en ønske lig høj impedans fremstår for klemmen og for det beskyttede kredsløb under normale forhold, når beskyttelsestransistoren 28 ikke er ledende. Denne impedans omfatter impedansen hørende til transistoren 28's i spærreretningen 30 forspændte basis-emitterovergang herunder transistoren 28's meget lille emitterparasitkapacitans (dvs. sammenlignet med den meget større kollektorparasitkapacitans). Beskyttelseskredsløbet indfører ikke en yderligere impedans mellem klemmen og kredsløbet 20. Det beskrevne beskyttel-35 seskredsløb indfører derfor ikke en impedans, som ændrer en ellers til indgangen på kredsløbet 20 hørende impedans, 10 DK PR 172525 B1 o og beskyttelseskredsløbet Indfører heller Ikke en Impedans, der er 1 stand til at danne et lavpasfilter sammen med den parasitkapacitet, som måtte vare (og i det typiske tilfælde er) knyttet til klemmen T^.
5 Iagttagelser vedrørende funktionen og trækkene af den i fig. 2 viste udformning finder i hovedsagen også anvendelse på de i fig. 3, 4 og 5 viste alternative udførelsesformer .
Fig. 3 viser en udformning af en PNP signalfor-10 stærkertransistor 32, der indgår i et signalbehandlings kredsløb 30 samt en PNP beskyttelsestransistor 38, der indgår i et beskyttelseskredsløb 35. Denne udformning tjener til at beskytte PNP signaltransistoren 32 mod gennembrudsbeskadigelse i emitter-båsisovergangens spærréretriing 15 ved tilstedeværelsen af store positive transientspændin- ger, som forekommer på klemmen med en størrelse, der er i stand til at frembringe et sådant gennembrud i spærreretningen.
Fig. 4 viser en udformning af et signalbehandlings-20 kredsløb 40 omfattende en NPN signaltransistor 42, som er beskyttet mod beskadigelse fra både negative og positive højspændingstransienter. Til dette formål omfatter udformningen i fig. 4 et første beskyttelseskredsløb 45 indbefattende en NPN beskyttelsestransistor 46 til at beskytte 25 signaltransistoren 42 mod beskadigelse fra store negative transientspændinger samt et andet beskyttelseskredsløb 48 indbefattende en PNP beskyttelsestransistor 49 til at beskytte signaltransistoren 42 mod beskadigelse fra store positive transientspændinger. Beskyttelseskredsløbene 45 30 henholdsvis 48 svarer til beskyttelseskredsløbene 25 og 35 i fig. 2 og 3.
Fig. 5 viser en udformning, i hvilken en arm på et potentiometer 59 (f.eks. et indstilleligt forstærkningsstyringspotentiometer) er forbundet med klemmen med hen-35 blik på at styre forstærkningen af en NPN transistor 52 i et signalbehandlingskredsløb 50. I denne udformning ønskes 11 DK PR 172525 B1 o det, at potentiometerarmens spænding skal kunne Indstilles hovedsagelig over hele området for den driftspænding, der påtrykkes potentiometeret, eller mellem 0 volt (jordpotential) og +12 volt. En styringsudformning af denne type 5 eller en tilsvarende udformning hører ofte til signalbehandlingskredsløb i en fjernsynsmodtager.
I dette tilfælde hører et beskyttelseskredsløb 55, der omfatter NPN transistorerne 56 og 57, til kredsløbet 50 og klemmen T^. Transistorerne 56, 57’s basis-10 -emitterovergang er serieforbundne mellem en forspændingsreferencespænding på 0 volt (jordpotential) og klemmen T^. Kollektorerne på transistorerne 56, 57 er indbyrdes forbundne og forbundne med en driftsspændingsforsyning +VCC.
Udformningen af beskyttelseskredsløbet 55 mulig-15 gør at det ønskede område for styrespændingen fra potentiometeret 59 (0 volt til +12 volt) fremkommer på klemmen uhindret af beskyttelseskredsløbet. I denne forbindelse bemærkes det, at hver af transistorerne 56, 57 udviser en emitter-basisgennembrudsspænding i spærreretningen på om-20 kring 7 volt, således at den samlede gennembrudsspænding i spærreretningen for kombinationen af komponenterne 56 og 57 er omtrent 14 volt. Derfor vil transistorerne 56 og 57 under normale driftsforhold (dvs. når der ikke forekommer transienter) ikke udvise ledning i spærreretningen, 25 eftersom den samlede gennembrudsspænding i spærreretningen ikke overskrides, når armen på potentiometeret 59 udviser den (maksimale) positive styrespænding på +12 volt.
De beskrevne beskyttelseskredsløb er egnede til at beskytte enhver halvlederkomponent, der indeholder pn-30 -overgange (f.eks. herunder transistorer, dioder og modstande især i et Integreret kredsløb), og som har en udformning med forholdsvis lille areal, der ikke er i stand til sikkert at afgive eller begrænse store energimængder, som kan være frembragt af højspændingstransienter. Desuden 35 kan de beskrevne beskyttelseskredsløb anvendes til at beskytte både indgangs- og udgangskredsløbspunkter samt indgangs- og udgangsklemmer.
Claims (9)
1. Kredsløb til at beskytte en halvlederkomponent (22) mod højspændingstransienter, idet nævnte halvlederkomponent omfatter en halvlederovergang, der er forbundet med et kreds- 5 løbspunkt (Ti), i hvilket nævnte transienter forekommer, og som kan beskadiges af elektrisk påvirkning, når nævnte transienter overstiger et givet niveau, med en med kredsløbspunktet forbunden beskyttelsestransistor (28),kende-tegnet ved, 10 at beskyttelsestransistoren (28) ved emitterelektroden er forbundet med kredsløbspunktet (Ti) og ved ko1lektorelektroden er forbundet med en driftsspænding (+VCC), og at basiselektroden er forbundet med et organ til påtrykning af en reference for spænding, som er fastlagt uafhængigt af 15 forspændingen på halvlederkomponenten (22) og forspændingen på kredsløbspunktet (Ti) , og som forspænder kollektor-basis-overgangen på beskyttelsestransistoren (28) samt frembringer en spærrespænding på basis-emitterstrækningen ved manglende overspænding, således, at beskyttelsestransistoren normalt 20 er spærret, og at referenceforspændingen er valgt så stor, at basis-emitterovergangen på beskyttelsestransistoren (28) er forspændt i gennemgangsretningen, når transientspændinger-ne overskrider en tærskelværdi, som ligger under det givne niveau, således, at emitter-kollektorstrækningen på beskyt-25 te1sestransistoren (28) bliver ledende og leder transient-strømme bort fra halvlederkomponenten (28).
2. Kredsløb ifølge krav 1, kendetegnet ved, at beskyttelsestransistorens (28) emiter er forbundet med halvlederkomponenten (22), som skal beskyttes på en 30 sådan måde, at der mellem kredsløbspunktet (Ti) og halvlederkomponenten praktiskt taget ikke forekommer nogen spændingsforskel.
3. Kredsløb ifølge krav 2, kendetegnet ved, at 35 halvlederkomponenten (22), som skal beskyttes, omfat ter en transistor, der med en første indgangselektrode 13 DK PR 172525 B1 (basis) er forbundet med kredsløbspunktet (T^) og mellen en anden og en tredje elektrode danner en hovedstrømledningsbane (kollektor-emitterstrækning), og at forspændingen på beskyttelsestransistoren (28) er valgt således, at den ved for-5 bigående overspænding beskytter transistoren mod for store indgangsstrømme i spærreretningen i en af halvlederovergan-gene.
4. Kredsløb ifølge krav 3, kendetegnet ved, at den halvlederovergang, som skal beskyttes, er tran- 10 sistorens basis-emitterovergang.
5. Kredsløb ifølge krav 3 eller 4, kendetegnet ved, at beskyttelsestransistoren (28) og transistoren (22) er identiske eller modsvarende komponenter af samme ledningstype.
6. Kredsløb ifølge krav 2-5, kendetegnet ved, at størrelsen af den strøm, der ledes af beskyttelsestransistoren (28) ved kortvarige overspændinger hovedsageligt fastlægges af beskyttelsestransistorens fordelte kollektorområdemodstand.
7. Kredsløb ifølge krav 1, kendetegnet ved, at halvlederkomponenten (22) og beskyttelsestransistoren (28) indgår i et videosign^lbehandlingskredsløb i en fjernsynsmodtager omfattende et billedgengivende billedrør (18), at der er tilvejebragt en driftsforsyningsspændingskilde 25 (19), som leverer højspænding til billedrøret, og at kreds løbspunktet (T^) er anbragt, hvor højspændingstransienter, der er frembragt ved billedrørsoverslag, kan forekomme.
8. Kredsløb ifølge krav 7, kendetegnet ved, at 30 en indstillelig spændingsdeler (59) er forbundet mellem et første og et andet driftspotentialepunkt (+ 12 V stel) og med sit udtag er forbundet med kredsløbspunktet, og at der er tilvejebragt et organ til at forspænde beskyt-telsestransitoren (57), således at beskyttelsestransistoren 35 forbliver ikke-ledende, når der ikke forekommer transienter, idet spændingsdeleren (59) indstilles mellem mindste og 14 DK PR 172525 B1 største yderværdier (fig. 5).
9. Kredsløb ifølge krav 8, kendetegnet ved, at forspcndingsorganet indbefatter en transistor (56) ned en basiselektrode, son er forbundet ned en referencefor-5 spænding, en kollektorelektrode, son er forbundet ned en driftsspænding (+VCC), og hvis basis-enitterovergang er serieforbundet med beskyttelsestransistorens (57) basis-emitterovergang mellem referenceforspændingen og kredsløbspunktet (Ti) . 10
Applications Claiming Priority (2)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
US06/163,149 US4302792A (en) | 1980-06-26 | 1980-06-26 | Transistor protection circuit |
US16314980 | 1980-06-26 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
DK281481A DK281481A (da) | 1981-12-27 |
DK172525B1 true DK172525B1 (da) | 1998-11-16 |
Family
ID=22588701
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
DK198102814A DK172525B1 (da) | 1980-06-26 | 1981-06-25 | Transistorbeskyttelseskredsløb til at beskytte en halvlederkomponent mod højspændingstransienter |
Country Status (22)
Country | Link |
---|---|
US (1) | US4302792A (da) |
JP (1) | JPS5739622A (da) |
KR (1) | KR880002637B1 (da) |
AT (1) | AT395921B (da) |
AU (1) | AU545703B2 (da) |
BE (1) | BE889367A (da) |
CA (1) | CA1164961A (da) |
DE (1) | DE3125198A1 (da) |
DK (1) | DK172525B1 (da) |
ES (1) | ES503211A0 (da) |
FI (1) | FI69733C (da) |
FR (1) | FR2485824A1 (da) |
GB (1) | GB2079085B (da) |
HK (1) | HK17587A (da) |
IT (1) | IT1136756B (da) |
MY (1) | MY8500798A (da) |
NL (1) | NL192902C (da) |
NZ (1) | NZ197533A (da) |
PL (1) | PL136801B1 (da) |
PT (1) | PT73071B (da) |
SE (1) | SE445281B (da) |
ZA (1) | ZA813576B (da) |
Families Citing this family (14)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
IT1210916B (it) * | 1982-08-05 | 1989-09-29 | Ates Componenti Elettron | Transistore integrato protetto contro le sovratensioni. |
US4441137A (en) * | 1982-08-30 | 1984-04-03 | Rca Corporation | High voltage protection for an output circuit |
DE3240280A1 (de) * | 1982-10-30 | 1984-05-03 | Robert Bosch Gmbh, 7000 Stuttgart | Schutzschaltung fuer analog- und digitalsignale |
US4499673A (en) * | 1983-03-07 | 1985-02-19 | Ford Motor Company | Reverse voltage clamp circuit |
JPS6030660A (ja) * | 1983-07-29 | 1985-02-16 | Aoba Kasei Kk | 桜桃の容器内着色法 |
DE3422132C1 (de) * | 1984-06-14 | 1986-01-09 | Texas Instruments Deutschland Gmbh, 8050 Freising | Schutzschaltungsanordnung |
IT1218852B (it) * | 1984-10-31 | 1990-04-24 | Ates Componenti Elettron | Stabilizzatore elettronico di tensione, particolarmente per uso automobilistico, con protezione contro le sovratensioni transitorie di polarita' opposta a quella del generatore |
US4705322A (en) * | 1985-07-05 | 1987-11-10 | American Telephone And Telegraph Company, At&T Bell Laboratories | Protection of inductive load switching transistors from inductive surge created overvoltage conditions |
US4644293A (en) * | 1985-11-06 | 1987-02-17 | E-Systems, Inc. | RF pulse modulated amplifier having conduction angle control |
GB2204445B (en) * | 1987-03-06 | 1991-04-24 | Texas Instruments Ltd | Semiconductor switch |
JPH02280621A (ja) * | 1989-03-16 | 1990-11-16 | Siemens Ag | トランジスタ回路 |
JPH02280622A (ja) * | 1989-03-16 | 1990-11-16 | Siemens Ag | トランジスタ回路 |
IT1244209B (it) * | 1990-12-20 | 1994-07-08 | Sgs Thomson Microelectronics | Circuito di controllo di caratteristiche tensione/corrente particolarmente per la protezione di transistori di potenza |
IT1253683B (it) * | 1991-09-12 | 1995-08-22 | Sgs Thomson Microelectronics | Dispositivo a bassa corrente di perdita per la protezione di un circuito integrato da scariche elettrostatiche. |
Family Cites Families (11)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE1815617C3 (de) * | 1968-12-19 | 1978-11-30 | Robert Bosch Gmbh, 7000 Stuttgart | Einrichtung zum Entregen von Generatoren |
US3819952A (en) * | 1973-01-29 | 1974-06-25 | Mitsubishi Electric Corp | Semiconductor device |
JPS5321838B2 (da) * | 1973-02-28 | 1978-07-05 | ||
DE2323183C2 (de) * | 1973-05-08 | 1986-01-30 | Sony Corp., Tokio/Tokyo | Überspannungsschutzschaltung für geregelte Stromversorgungsanlagen |
JPS50117347A (da) * | 1974-02-28 | 1975-09-13 | ||
FR2320635A1 (fr) * | 1975-08-05 | 1977-03-04 | Thomson Csf | Dispositif de protection pour transistor, notamment pour transistor de circuit integre monolithique, et transistor pourvu d'un tel dispositif |
US4017882A (en) * | 1975-12-15 | 1977-04-12 | Rca Corporation | Transistor having integrated protection |
NL176322C (nl) * | 1976-02-24 | 1985-03-18 | Philips Nv | Halfgeleiderinrichting met beveiligingsschakeling. |
US4133000A (en) * | 1976-12-13 | 1979-01-02 | General Motors Corporation | Integrated circuit process compatible surge protection resistor |
US4106048A (en) * | 1977-04-27 | 1978-08-08 | Rca Corp. | Integrated circuit protection device comprising diode having large contact area in shunt with protected bipolar transistor |
DE2832766A1 (de) * | 1978-07-26 | 1980-02-07 | Bosch Gmbh Robert | Vorrichtung zum schutz einer elektrischen schaltungsanordnung gegen stoerimpulse |
-
1980
- 1980-06-26 US US06/163,149 patent/US4302792A/en not_active Expired - Lifetime
-
1981
- 1981-05-21 PT PT73071A patent/PT73071B/pt unknown
- 1981-05-25 IT IT21938/81A patent/IT1136756B/it active
- 1981-05-27 ZA ZA00813576A patent/ZA813576B/xx unknown
- 1981-06-18 SE SE8103869A patent/SE445281B/sv not_active IP Right Cessation
- 1981-06-18 CA CA000380150A patent/CA1164961A/en not_active Expired
- 1981-06-18 FI FI811919A patent/FI69733C/fi not_active IP Right Cessation
- 1981-06-19 ES ES503211A patent/ES503211A0/es active Granted
- 1981-06-19 AU AU71986/81A patent/AU545703B2/en not_active Expired
- 1981-06-22 KR KR1019810002263A patent/KR880002637B1/ko not_active IP Right Cessation
- 1981-06-23 JP JP56098165A patent/JPS5739622A/ja active Granted
- 1981-06-23 GB GB8119310A patent/GB2079085B/en not_active Expired
- 1981-06-24 BE BE0/205203A patent/BE889367A/fr not_active IP Right Cessation
- 1981-06-24 PL PL1981231846A patent/PL136801B1/pl unknown
- 1981-06-25 DK DK198102814A patent/DK172525B1/da not_active IP Right Cessation
- 1981-06-25 NL NL8103084A patent/NL192902C/nl not_active IP Right Cessation
- 1981-06-25 NZ NZ197533A patent/NZ197533A/en unknown
- 1981-06-25 FR FR8112551A patent/FR2485824A1/fr active Granted
- 1981-06-26 AT AT0286181A patent/AT395921B/de not_active IP Right Cessation
- 1981-06-26 DE DE19813125198 patent/DE3125198A1/de active Granted
-
1985
- 1985-12-30 MY MY798/85A patent/MY8500798A/xx unknown
-
1987
- 1987-02-26 HK HK175/87A patent/HK17587A/xx not_active IP Right Cessation
Also Published As
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
DK172525B1 (da) | Transistorbeskyttelseskredsløb til at beskytte en halvlederkomponent mod højspændingstransienter | |
US4633283A (en) | Circuit and structure for protecting integrated circuits from destructive transient voltages | |
JPH0237234Y2 (da) | ||
US4484244A (en) | Protection circuit for integrated circuit devices | |
US5245499A (en) | Monolithic overvoltage protection device | |
JPH08139528A (ja) | トランジスタ保護回路 | |
JPH08111524A (ja) | 電流検出回路 | |
US5347185A (en) | Protection structure against latch-up in a CMOS circuit | |
US4039863A (en) | Light activated semiconductor switch device | |
SE455558B (sv) | Transistoriserad likriktarbryggkrets med stotstromsskydd | |
EP0382906A2 (en) | Protected darlington transistor arrangement | |
JPH027714A (ja) | 異常電流時の素子の保護装置 | |
US4271445A (en) | Solid-state protector circuitry using gated diode switch | |
JPH08279736A (ja) | 電子スイッチ用制御回路及びこれを適用する電子スイッチ | |
CA1180065A (en) | High voltage protection for an output circuit | |
EP0457737B1 (en) | MOS/BIP protection circuit | |
US6791808B2 (en) | Clipping device with a negative resistance | |
US3693016A (en) | Semi-conductive apparatus for detecting light of given flux density levels | |
JP2010073913A (ja) | 保護回路 | |
JPH0878629A (ja) | 半導体集積回路装置 | |
JPH02252261A (ja) | 半導体集積回路装置 | |
JPH07283367A (ja) | 過電圧保護回路 | |
JPH04260366A (ja) | 入力保護回路 | |
JPH05137233A (ja) | サージ保護回路 | |
JPS5879745A (ja) | 半導体集積回路の保護装置 |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
B1 | Patent granted (law 1993) | ||
PUP | Patent expired |