FR2815173A1 - Current limiting component incorporating an electrode to control the adjustment of the current limiting value - Google Patents
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Abstract
Description
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La présente invention concerne un composant limiteur de courant, destiné à être connecté en série dans une branche de circuit dont on souhaite limiter le courant, un dispositif de limitation de courant utilisant un tel composant limiteur de courant, ainsi qu'un procédé de fabrication de ce composant limiteur de courant. The present invention relates to a current limiting component, intended to be connected in series in a circuit branch whose current it is desired to limit, a current limiting device using such a current limiting component, as well as a method of manufacturing this current limiting component.
Il est connu de la demande de brevet internationale WO- 98/59377 un composant limiteur de courant, comportant un élément en carbure de silicium dans lequel des couches de type P, s'étendant dans une couche de type N, délimitent des canaux que le courant qui traverse ce composant est obligé d'emprunter. Lorsque ce courant augmente en intensité, les zones d'appauvrissement en porteurs libres, qui se développent à partir des jonctions P-N, progressent à l'intérieur des canaux. Le courant maximal, ou courant de saturation, est sensiblement atteint lorsque ces zones appauvries en porteurs libres étranglent complètement ces canaux. It is known from international patent application WO-98/59377 a current limiting component, comprising a silicon carbide element in which P-type layers, extending in an N-type layer, delimit channels that the current flowing through this component is forced to borrow. When this current increases in intensity, the zones of depletion in free carriers, which develop from the P-N junctions, progress inside the channels. The maximum current, or saturation current, is substantially reached when these zones depleted in free carriers completely throttle these channels.
La valeur de ce courant maximal dépend des caractéristiques constructives du composant, par exemple des dimensions des canaux. Pour chaque valeur de limitation de courant souhaitée, il faut donc concevoir et fabriquer un composant spécifique. The value of this maximum current depends on the constructive characteristics of the component, for example the dimensions of the channels. For each desired current limitation value, it is therefore necessary to design and manufacture a specific component.
L'invention, qui vise à remédier à cet inconvénient, a pour but de proposer un composant dont la valeur de limitation de courant est réglable à l'intérieur d'une plage spécifique à ce composant. The object of the invention, which aims to remedy this drawback, is to propose a component whose current limitation value is adjustable within a range specific to this component.
A cet effet, l'invention a pour objet un composant limiteur de courant comportant un élément en semi-conducteur à large bande interdite, cet élément en semi-conducteur comprenant : - une première région de semi-conducteur, reliée à une électrode de source, et, directement ou indirectement, à une électrode de drain, - au moins une deuxième région de semi-conducteur, reliée à l'électrode de source, et formant une jonction P-N avec ladite première région de semi-conducteur, - au moins une troisième région de semi-conducteur, formant une jonction P-N avec ladite première région de semi- To this end, the subject of the invention is a current limiting component comprising a semiconductor element with a wide forbidden band, this semiconductor element comprising: - a first semiconductor region, connected to a source electrode , and, directly or indirectly, to a drain electrode, - at least a second semiconductor region, connected to the source electrode, and forming a PN junction with said first semiconductor region, - at least one third semiconductor region, forming a PN junction with said first semiconductor region
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conducteur, lesdites deuxième et troisième régions de semi-conducteur délimitant entre elles, dans ladite première région de semiconducteur, un canal de circulation du courant entre les électrodes de source et de drain, caractérisé en ce qu'il comporte une électrode de commande électriquement connectée à ladite troisième région de semi-conducteur pour appliquer, entre cette troisième région de semi-conducteur et l'électrode de source, une tension de commande de la valeur de limitation de courant obtenue avec ce composant. conductor, said second and third semiconductor regions delimiting therebetween, in said first semiconductor region, a current flow channel between the source and drain electrodes, characterized in that it comprises an electrically connected control electrode to said third semiconductor region for applying, between this third semiconductor region and the source electrode, a control voltage of the current limiting value obtained with this component.
Selon d'autres caractéristiques de ce composant limiteur de courant : - sa valeur de limitation de courant baisse lorsqu'est augmentée, en valeur absolue, la tension de commande ; - l'électrode de source est reliée à la première région de semi-conducteur par une première couche, de contact ohmique ; - les électrodes de source et de commande sont connectées sur une première face de l'élément en semiconducteur, opposée à une deuxième face de cet élément en semi-conducteur, sur laquelle est connectée l'électrode de drain ; - la deuxième région de semi-conducteur présente la forme d'une deuxième couche, partiellement enterrée à l'intérieur de la première région de semi-conducteur, sous ladite première face de l'élément en semi-conducteur ; - la troisième région de semi-conducteur présente la forme d'une troisième couche, partiellement enterrée à l'intérieur de la première région de semi-conducteur, sous ladite première face de l'élément en semi-conducteur ; - le canal de circulation du courant est délimité par deux bords respectifs des deuxième et troisième couches partiellement enterrées sensiblement à la même profondeur, ces deux bords étant en vis-à-vis l'un de l'autre ; - une quatrième couche, de diélectrique, s'étend sur ladite première face de l'élément en semi-conducteur, entre l'électrode de source et l'électrode de commande ; - la première région de semi-conducteur est reliée According to other characteristics of this current limiting component: - its current limiting value decreases when the control voltage is increased, in absolute value; - The source electrode is connected to the first semiconductor region by a first layer, of ohmic contact; - the source and control electrodes are connected to a first face of the semiconductor element, opposite to a second face of this semiconductor element, to which the drain electrode is connected; - The second semiconductor region has the form of a second layer, partially buried inside the first semiconductor region, under said first face of the semiconductor element; - The third semiconductor region has the form of a third layer, partially buried inside the first semiconductor region, under said first face of the semiconductor element; - The current circulation channel is delimited by two respective edges of the second and third layers partially buried at substantially the same depth, these two edges being opposite one another; - A fourth layer, of dielectric, extends on said first face of the semiconductor element, between the source electrode and the control electrode; - the first semiconductor region is connected
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à l'électrode de drain par un substrat présentant la forme d'une cinquième couche ; - le semi-conducteur est du carbure de silicium dopé ; - le semi-conducteur est du diamant dopé ; - le semi-conducteur est du nitrure de gallium dopé ; - les première, deuxième et troisième régions de semi-conducteur sont respectivement de type N, P et P. to the drain electrode by a substrate having the form of a fifth layer; - the semiconductor is doped silicon carbide; - the semiconductor is doped diamond; - the semiconductor is doped gallium nitride; - the first, second and third semiconductor regions are respectively of type N, P and P.
- les première, deuxième et troisième régions de semi-conducteur sont respectivement de type P, N et N. - the first, second and third semiconductor regions are respectively of type P, N and N.
L'invention a également pour objet un dispositif de limitation de courant, caractérisé en ce qu'il comporte un composant limiteur de courant tel que défini ci-dessus, ainsi que des moyens pour appliquer, entre l'électrode de source et la troisième région de semi-conducteur, une tension de commande abaissant la valeur de limitation de courant obtenue avec ce composant. The invention also relates to a current limiting device, characterized in that it comprises a current limiting component as defined above, as well as means for applying, between the source electrode and the third region semiconductor, a control voltage lowering the current limitation value obtained with this component.
En outre, l'invention a pour objet un procédé de fabrication d'un composant limiteur de courant tel que défini ci-dessus, dans lequel on réalise un élément en semi-conducteur comportant la première région de semi-conducteur et, enterrées dans cette première région de semi-conducteur, sous ladite première face de l'élément en semi-conducteur, lesdites deuxième et troisième couches, caractérisé en ce qu'on creuse, dans cette première face, au moins deux creux atteignant respectivement les deuxième et troisième couches, et en ce que l'on dispose, dans l'un de ces deux creux, l'électrode de source de manière à ce qu'elle soit en contact électrique direct avec la deuxième couche, et dans l'autre de ces deux creux, l'électrode de commande de manière à ce qu'elle soit en contact électrique direct avec la troisième couche. Furthermore, the subject of the invention is a method for manufacturing a current limiting component as defined above, in which a semiconductor element is produced comprising the first semiconductor region and, buried in this first semiconductor region, under said first face of the semiconductor element, said second and third layers, characterized in that at least two recesses are hollowed out in this first face, reaching respectively the second and third layers , and in that one has, in one of these two recesses, the source electrode so that it is in direct electrical contact with the second layer, and in the other of these two recesses , the control electrode so that it is in direct electrical contact with the third layer.
L'invention sera mieux comprise à la lecture de la description qui va suivre, donnée uniquement à titre d'exemple et faite en se référant aux dessins dans lesquels : - la figure 1 est une vue partielle, en coupe, d'un composant limiteur de courant conforme à l'invention ; et - la figure 2 est un graphique de la densité moyenne The invention will be better understood on reading the description which follows, given solely by way of example and made with reference to the drawings in which: - Figure 1 is a partial view, in section, of a limiter component current according to the invention; and - Figure 2 is a graph of the average density
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de courant traversant le composant de la figure 1, en fonction de la tension appliquée à ses bornes, sur lequel sont reportées deux courbes obtenues pour deux réglages différents. current through the component of Figure 1, depending on the voltage applied to its terminals, on which are plotted two curves obtained for two different settings.
Par soucis de clarté, les proportions n'ont pas été respectées sur la figure 1. For the sake of clarity, the proportions have not been respected in FIG. 1.
Un composant limiteur de courant, conforme à l'invention, comporte une pluralité de cellules élémentaires identiques et accolées dans le prolongement les unes des autres, l'une d'elle étant représentée en coupe à la figure 1. Chacune de ces cellules élémentaires est symétrique par rapport à un plan P perpendiculaire au plan de coupe de la figure 1. En outre, la figure 1 constitue également la reproduction d'une coupe réalisée selon ce plan P. A current limiting component, according to the invention, comprises a plurality of identical elementary cells and joined in extension of one another, one of them being shown in section in FIG. 1. Each of these elementary cells is symmetrical with respect to a plane P perpendicular to the section plane of Figure 1. In addition, Figure 1 also constitutes the reproduction of a section made along this plane P.
Ce composant limiteur de courant comprend un élément multicouches réalisé en un matériau semi-conducteur du type à large bande interdite. On entend par matériau semi-conducteur à large bande interdite un matériau semi-conducteur pour lequel l'écart entre les niveaux d'énergie des bandes de valence et de conduction est supérieur à celui spécifique au silicium. Dans l'exemple illustré, le matériau semi-conducteur à large bande interdite est du carbure de silicium dopé. Il est toutefois envisageable d'utiliser aux mêmes fins du diamant dopé, ou encore du nitrure de gallium dopé. This current limiting component comprises a multilayer element made of a semiconductor material of the broadband prohibited type. The term “prohibited broadband semiconductor material” means a semiconductor material for which the difference between the energy levels of the valence and conduction bands is greater than that specific to silicon. In the example illustrated, the forbidden broadband semiconductor material is doped silicon carbide. However, it is possible to use doped diamond, or doped gallium nitride, for the same purpose.
La structure de l'élément semi-conducteur est obtenue par empilement de couches, parmi lesquelles on compte, énumérés dans l'ordre de leur superposition, un substrat 1, une couche épitaxiale 2, réalisée sur ce substrat 1, des couches 3 et 4 partiellement enterrées dans ladite couche épitaxiale 2, et des couches de contact ohmique 5 disposées en surface de la couche épitaxiale 2. La couche épitaxiale 2 est de type N à l'exception des couches 3 et 4, de type P. Ces couches 3 et 4, carrées et enterrées à la même profondeur, sont disposées dans le prolongement les une des autres, séparées par des canaux 6 délimités chacun entre deux bords 7 et 8 de deux couches 3 et 4 respectivement. La région de type N présente donc la forme de deux couches parallèles dont l'une, qui s'étend sur le substrat 1 et qui est repérée par la référence 2b, est séparée par les couches 3 et 4 de l'autre, référencée The structure of the semiconductor element is obtained by stacking layers, among which there are, listed in the order of their superposition, a substrate 1, an epitaxial layer 2, produced on this substrate 1, layers 3 and 4. partially buried in said epitaxial layer 2, and ohmic contact layers 5 arranged on the surface of the epitaxial layer 2. The epitaxial layer 2 is of type N with the exception of layers 3 and 4, of type P. These layers 3 and 4, square and buried at the same depth, are arranged in the extension of one another, separated by channels 6 each delimited between two edges 7 and 8 of two layers 3 and 4 respectively. The N-type region therefore has the form of two parallel layers, one of which, which extends over the substrate 1 and which is identified by the reference 2b, is separated by the layers 3 and 4 from the other, referenced
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2a, et reliée à elle par les canaux 6. La couche 2a est avantageusement dopée N+, lorsque la couche 2b est dopée N, la couche de contact ohmique 5 étant alors de dopage N++. 2a, and connected to it by the channels 6. The layer 2a is advantageously N + doped, when the layer 2b is N doped, the ohmic contact layer 5 then being of N ++ doping.
Seule une demi-cellule élémentaire, délimitée par le plan de symétrie P, sera considérée par la suite. Only an elementary half-cell, delimited by the plane of symmetry P, will be considered subsequently.
Une telle demi-cellule élémentaire comporte deux creux gravés dans la couche 2a jusqu'à une profondeur suffisante pour atteindre l'un, référencé 9, une couche 3, et l'autre, référencé 10, une couche 4. Une électrode de commande Il est disposée dans le creux 9 de manière à être en contact électrique direct avec la couche 3. Such an elementary half-cell has two recesses etched in the layer 2a to a sufficient depth to reach one, referenced 9, a layer 3, and the other, referenced 10, a layer 4. A control electrode II is arranged in the recess 9 so as to be in direct electrical contact with the layer 3.
Le creux 10 est recouvert d'une électrode de source 12 qui s'applique également sur une bande située à la périphérie de ce creux 10, à la surface de l'élément en semi-conducteur. Ainsi disposée, l'électrode de source 12 est directement en contact électrique avec la couche 4. La couche de contact ohmique 5 est disposée localement en surface de l'élément en semi-conducteur, là où s'applique l'électrode de source 12, de manière à favoriser le départ des électrons vers l'élément en semi-conducteur à partir de cette électrode de source 12. The recess 10 is covered with a source electrode 12 which also applies to a strip situated at the periphery of this recess 10, on the surface of the semiconductor element. Thus arranged, the source electrode 12 is directly in electrical contact with the layer 4. The ohmic contact layer 5 is arranged locally on the surface of the semiconductor element, where the source electrode 12 is applied. , so as to favor the departure of the electrons towards the semiconductor element from this source electrode 12.
Une couche de diélectrique 13 s'étend, à la surface de l'élément en semi-conducteur, entre l'électrode de source 12 et la couche partiellement enterrée 3, pour les isoler électriquement l'une de l'autre. Une électrode de drain 14, située sur la face de l'élément en semi-conducteur opposé à celle munie de l'électrode de source 12, recouvre le substrat 1. A dielectric layer 13 extends, on the surface of the semiconductor element, between the source electrode 12 and the partially buried layer 3, to electrically isolate them from each other. A drain electrode 14, located on the face of the semiconductor element opposite to that provided with the source electrode 12, covers the substrate 1.
Le composant limiteur de courant qui vient d'être décrit est réalisé à partir d'un substrat 1, sur lequel est déposée une première épaisseur de la couche épitaxiale 2, correspondant à la couche 2b de type N. The current limiting component which has just been described is produced from a substrate 1, on which is deposited a first thickness of the epitaxial layer 2, corresponding to the layer 2b of type N.
A la surface de cette première épaisseur, sont ensuite formées, par implantation ionique, les couches 3 et 4 partiellement enterrées, de type P, en utilisant un seul masque dans la mesure où ces couches 3 et 4 partiellement enterrées sont dans le prolongement les unes des autres, si bien que la largeur L du canal 6 est aisément obtenue avec la précision requise. Puis, la couche 2a est réalisée sur les On the surface of this first thickness, are then formed, by ion implantation, the partially buried layers 3 and 4, of type P, using a single mask insofar as these partially buried layers 3 and 4 are in line with one another others, so that the width L of channel 6 is easily obtained with the required precision. Then, layer 2a is carried out on the
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couches 3 et 4 qui sont alors complètement enterrées. La couche de contact ohmique 5, de type N++ est formée en surface de cette couche 2a. layers 3 and 4 which are then completely buried. The ohmic contact layer 5, of N ++ type is formed on the surface of this layer 2a.
Les creux 9 et 10 sont ensuite réalisés en supprimant localement, par gravure, la couche 2a afin d'atteindre les couches 3 et 4 désormais partiellement enterrées. The recesses 9 and 10 are then produced by locally removing, by etching, the layer 2a in order to reach the layers 3 and 4 which are now partially buried.
L'élément en semi-conducteur est alors terminé et un oxyde est déposé localement pour former la couche de diélectrique 13. Pour réaliser les électrodes de commande 11, de source 12 et de drain 14, on métallise ensuite les deux faces principales de l'élément en semi-conducteur, puis celle des deux couches métalliques ainsi obtenues qui s'applique, par endroits, sur la couche de contact ohmique 5 est retirée là ou elle recouvre la couche de diélectrique 13. The semiconductor element is then finished and an oxide is deposited locally to form the dielectric layer 13. To make the control electrodes 11, source 12 and drain 14, the two main faces of the are then metallized. semiconductor element, then that of the two metallic layers thus obtained which is applied, in places, to the ohmic contact layer 5 is removed where it covers the dielectric layer 13.
Selon une variante de fabrication de l'élément en semiconducteur, l'ensemble de la couche épitaxiale 2 est déposée en une seule fois, lors d'une opération préliminaire. Elle est alors dopée N dans toute son épaisseur. Ensuite, trois implantations sont conduites successivement, qui pénètrent de moins en poins profondément. On commence par l'implantation, à forte énergie, des couches 3 et 4 du type P, suivie de l'implantation de la couche 2a dopée N+, pour finir par l'implantation de la couche de contact ohmique 5, dopée N++. On poursuit la fabrication du composant en reprenant, à partir de la gravure des creux 9 et 10, les dernières étapes du procédé exposé en premier. According to a manufacturing variant of the semiconductor element, the whole of the epitaxial layer 2 is deposited in one go, during a preliminary operation. It is then doped N throughout its thickness. Then, three implantations are carried out successively, which penetrate less and less deeply. We start with the implantation, at high energy, of layers 3 and 4 of the P type, followed by the implantation of the layer 2a doped N +, to finish with the implantation of the ohmic contact layer 5, doped N ++. The component is continued to be manufactured by repeating, from the etching of the recesses 9 and 10, the last stages of the process described first.
La largeur L du canal 6 est inférieur à 10 Mm. L'épaisseur El du substrat 1 est de l'ordre de 300 Mm. L'épaisseur E2 de la couche épitaxiale 2 est comprise entre 5 et 20 Mm. Les
couches 3 et 4 partiellement enterrées ont une épaisseur E3 comprise entre 0, 2 et 1 Mm. Leur concentration en dopant est quant à elle comprise entre 1017 et 1019 cm-3. La couche 2a présente une épaisseur E4 comprise entre 0, 1 et 1 Mm. Les concentrations en dopant des régions dopées N et de celles dopées N+ sont comprises respectivement entre 10 et 10"cm'\ et entre 1015 et 1017 cm-3. The width L of the channel 6 is less than 10 mm. The thickness El of the substrate 1 is of the order of 300 mm. The thickness E2 of the epitaxial layer 2 is between 5 and 20 mm.
layers 3 and 4 partially buried have a thickness E3 of between 0.2 and 1 mm. Their dopant concentration is between 1017 and 1019 cm-3. The layer 2a has a thickness E4 of between 0.1 and 1 mm. The concentrations of doping regions doped N and those doped N + are respectively between 10 and 10 "cm '\ and between 1015 and 1017 cm-3.
En utilisation, le composant limiteur de courant est inséré en série dans la branche dont on veut limiter le In use, the current limiting component is inserted in series in the branch of which we want to limit the
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courant, en le connectant par ses électrodes de source 12 et de drain 14. Son fonctionnement va être exposé dans ce qui suit en se référant à une demi-cellule élémentaire. Ce composant limiteur de courant remplit la fonction de limitation de courant uniquement lorsque le potentiel de l'électrode de drain 14 est supérieur à celui de l'électrode de source 12, le courant I qui le traverse, matérialisé par des flèches à la figure 1, circulant alors de cet électrode de drain 14 vers ladite électrode de source 12. Comme on l'aura compris, les termes électrodes de source et électrodes de drain se réfèrent non pas au sens de circulation du courant mais à celui, contraire, des électrons. Par ailleurs, des moyens 15 pour appliquer une tension de commande U entre l'électrode de commande Il et l'électrode de source 12, au potentiel le plus élevé, sont connectés au composant limiteur de courant. current, by connecting it by its source 12 and drain 14 electrodes. Its operation will be described in the following with reference to an elementary half-cell. This current limiting component fulfills the current limiting function only when the potential of the drain electrode 14 is greater than that of the source electrode 12, the current I which flows through it, materialized by arrows in FIG. 1 , then flowing from this drain electrode 14 to said source electrode 12. As will be understood, the terms source electrodes and drain electrodes refer not to the direction of current flow but to that, on the contrary, of electrons . Furthermore, means 15 for applying a control voltage U between the control electrode Il and the source electrode 12, at the highest potential, are connected to the current limiting component.
Le potentiel des couches partiellement enterrées 3 et 4 étant inférieur à celui de l'épitaxie 2, les jonctions P-N forment une barrière canalisant le courant I, lequel est forcé de passer dans le canal 6 pour se diriger ensuite vers la couche de contact ohmique 5, avant d'atteindre l'électrode de source 12. Aux jonctions P-N, apparaissent des zones 16 d'appauvrissement en porteurs libres, dont l'étendue augmente avec la différence de potentiel entre les régions de type P et celles de type N, laquelle augmente à son tour avec l'intensité du courant qui traverse le composant limiteur de courant. Les zones d'appauvrissement 16 qui se développent à partir des bords 7 et 8 tendent à étrangler le canal 6 lorsqu'elles progressent en direction l'une de l'autre. The potential of the partially buried layers 3 and 4 being lower than that of the epitaxy 2, the PN junctions form a barrier channeling the current I, which is forced to pass in the channel 6 to then go towards the ohmic contact layer 5 , before reaching the source electrode 12. At the PN junctions, areas 16 of depletion in free carriers appear, the extent of which increases with the potential difference between the P-type and N-type regions, which in turn increases with the intensity of the current flowing through the current limiting component. The depletion zones 16 which develop from the edges 7 and 8 tend to throttle the channel 6 when they progress towards one another.
Lorsque l'intensité du courant traversant le limiteur de courant a sensiblement atteint la valeur du courant de saturation, ces zones d'appauvrissement 16 se sont rejointes et occupent toute la largeur L du canal 6, si bien que cette valeur du courant de saturation ne peut pas être dépassée. Si l'on augmente encore la tension entre l'électrode de source 12 et l'électrode de drain 14, la circulation du courant dans le composant limiteur de courant provoque un échauffement qui conduit à une modification des caractéristiques physiques, en particulier une réduction de la mobilité des porteurs, et When the intensity of the current passing through the current limiter has substantially reached the value of the saturation current, these depletion zones 16 have joined and occupy the entire width L of the channel 6, so that this value of the saturation current does not cannot be exceeded. If the voltage between the source electrode 12 and the drain electrode 14 is further increased, the flow of current in the current limiting component causes heating which leads to a modification of the physical characteristics, in particular a reduction in carrier mobility, and
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induit une diminution de l'intensité du courant. induces a decrease in the intensity of the current.
En maintenant l'électrode de commande Il à un potentiel inférieur à celui de l'électrode de source 12 par l'application d'une tension de commande U entre elles, on augmente l'étendue de la zone d'appauvrissement 16 qui se développe à partir de la couche partiellement enterrée 3. Ainsi, l'étranglement du canal 6 a lieu pour un courant de saturation dont la valeur est d'autant plus faible que la tension de commande U est élevée en valeur absolue. By maintaining the control electrode II at a lower potential than that of the source electrode 12 by the application of a control voltage U between them, the extent of the depletion zone 16 which develops is increased. from the partially buried layer 3. Thus, the throttling of the channel 6 takes place for a saturation current, the value of which is all the lower the higher the control voltage U is in absolute value.
Sur la figure 2, les courbes Cl et C2 sont obtenues pour des tensions de commande U dont les valeurs sont respectivement de 0 et de-30 volts. Les points Pl et P2, respectivement situés sur les courbes Cl et C2, sont obtenus lorsque le courant circulant à travers le composant limiteur de courant a atteint sa valeur de saturation, respectivement IS1 et IS2. Lorsque l'intensité du courant à travers le composant limiteur de courant est inférieur à la valeur de saturation, ce composant limiteur de courant est dans son régime de fonctionnement normal. On se déplace alors sur les portions Al et A2 respectivement des courbes Ci et C2, et la chute de tension aux bornes du composant limiteur de courant est faible. In FIG. 2, the curves Cl and C2 are obtained for control voltages U whose values are respectively 0 and -30 volts. The points Pl and P2, respectively located on the curves Cl and C2, are obtained when the current flowing through the current limiting component has reached its saturation value, IS1 and IS2 respectively. When the intensity of the current through the current limiting component is less than the saturation value, this current limiting component is in its normal operating mode. We then move on the portions A1 and A2 respectively of the curves Ci and C2, and the voltage drop across the terminals of the current limiting component is low.
Si l'on augmente la tension entre l'électrode de source 12 et l'électrode de drain 14 après avoir atteint la valeur du courant de saturation IS1 ou IS2, le courant à travers le composant limiteur de courant décroît en intensité ce qui est matérialisé par les portions Bi et B2 respectivement des courbes Cl et C2. If the voltage between the source electrode 12 and the drain electrode 14 is increased after reaching the value of the saturation current IS1 or IS2, the current through the current limiting component decreases in intensity which is materialized by the portions Bi and B2 respectively of the curves Cl and C2.
La valeur du courant de saturation IS1 obtenue pour une tension de commande U égale à 0 volt, est supérieure à la valeur du courant de saturation IS2 obtenue avec une tension de commande U fixée à-30 volts, comme on peut le voir à la figure 2. Ainsi, la tension de commande U permet de faire varier et donc de régler la valeur de limitation du courant, obtenue avec le composant limiteur de courant. The value of the saturation current IS1 obtained for a control voltage U equal to 0 volts, is greater than the value of the saturation current IS2 obtained with a control voltage U fixed at -30 volts, as can be seen in the figure 2. Thus, the control voltage U makes it possible to vary and therefore to adjust the current limitation value obtained with the current limiting component.
Lorsque ce composant limiteur de courant est parcouru par un courant circulant de l'électrode de source 12 vers l'électrode de drain 14, il se comporte comme une résistance. When this current limiting component is traversed by a current flowing from the source electrode 12 to the drain electrode 14, it behaves like a resistor.
Aussi, l'association de deux composants disposés tête-bêche Also, the association of two components arranged head to tail
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permet de limiter le courant quel que soit son sens de circulation et sera de ce fait appropriée dans le cas d'un courant alternatif. Un tel composant limiteur de courant peut être utilisé dans d'autres applications. Par exemple, il peut être employé pour limiter le courant qui circule dans un moteur à courant continu lors de son démarrage. Dans le domaine domestique, il peut être employé pour supprimer les sur-intensités passagères, ou protéger des équipements, tels que des lampes ou des appareils électro-ménager. allows limiting the current regardless of its direction of flow and will therefore be appropriate in the case of alternating current. Such a current limiting component can be used in other applications. For example, it can be used to limit the current flowing in a DC motor when it starts. In the domestic field, it can be used to suppress transient overcurrents, or protect equipment, such as lamps or household appliances.
Dans une autre application destinée à protéger des équipements contre l'effet destructeur d'un court-circuit, le composant limiteur de courant est associé à un disjoncteur ou un fusible, tous deux étant disposés en série avec l'appareil à protéger. Si un tel court-circuit apparaît, le courant circulant dans ces éléments ne dépasse pas la valeur du courant de saturation. De ce fait, on peut choisir un disjoncteur ou un fusible dont les courants de coupure respectifs sont moindre que celui du disjoncteur ou du fusible qu'il faudrait employer en l'absence du composant limiteur de courant. In another application intended to protect equipment against the destructive effect of a short circuit, the current limiting component is associated with a circuit breaker or a fuse, both being arranged in series with the device to be protected. If such a short circuit occurs, the current flowing in these elements does not exceed the value of the saturation current. Therefore, one can choose a circuit breaker or a fuse whose respective breaking currents are less than that of the circuit breaker or fuse that should be used in the absence of the current limiting component.
Parmi les avantages de l'invention, on retiendra que l'utilisateur final peut régler à son gré la valeur de limitation de courant, par exemple pour suivre l'évolution de ses équipements ou des conditions de leur utilisation. Among the advantages of the invention, it should be noted that the end user can adjust the current limitation value as desired, for example to follow the development of his equipment or the conditions of its use.
En outre, dans l'art antérieur présenté au préambule, la valeur de limitation de courant est déterminée par les caractéristiques constructives, notamment dimensionnelles, du composant limiteur de courant, lesquelles doivent de ce fait être obtenues avec précision lors de la fabrication de ce composant. La possibilité offerte par un composant limiteur de courant conforme à l'invention d'ajuster, après la fabrication de celui-ci, la valeur de limitation de courant permet de le réaliser avec des tolérances moins strictes, ce qui facilite sa fabrication. In addition, in the prior art presented in the preamble, the current limitation value is determined by the constructive characteristics, in particular dimensional, of the current limiting component, which must therefore be obtained with precision during the manufacture of this component. . The possibility offered by a current limiting component according to the invention to adjust, after the manufacture of the latter, the current limitation value makes it possible to achieve it with less strict tolerances, which facilitates its manufacture.
L'invention ne se limite pas à l'exemple de réalisation qui vient d'être décrit. Par exemple, on peut, sans sortir de son cadre, intervertir le type P ou N des régions de semiconducteur moyennant quelques adaptations à la portée de The invention is not limited to the embodiment which has just been described. For example, without departing from its framework, it is possible to invert the P or N type of the semiconductor regions by means of a few adaptations to the range of
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l'homme du métier. the skilled person.
Claims (16)
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| FR0013023A FR2815173B1 (en) | 2000-10-11 | 2000-10-11 | CURRENT LIMITING COMPONENT, CURRENT LIMITING DEVICE HAVING APPLICATION, AND METHOD FOR MANUFACTURING THE CURRENT LIMITING COMPONENT |
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Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
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