JPH07118621B2 - パワ−トランジスタ装置 - Google Patents

パワ−トランジスタ装置

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JPH07118621B2
JPH07118621B2 JP61183282A JP18328286A JPH07118621B2 JP H07118621 B2 JPH07118621 B2 JP H07118621B2 JP 61183282 A JP61183282 A JP 61183282A JP 18328286 A JP18328286 A JP 18328286A JP H07118621 B2 JPH07118621 B2 JP H07118621B2
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transistor
transistors
power
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ペーター、マールラ
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シ−メンス、アクチエンゲゼルシヤフト
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    • H01L29/00—Semiconductor devices specially adapted for rectifying, amplifying, oscillating or switching and having potential barriers; Capacitors or resistors having potential barriers, e.g. a PN-junction depletion layer or carrier concentration layer; Details of semiconductor bodies or of electrodes thereof ; Multistep manufacturing processes therefor
    • H01L29/02—Semiconductor bodies ; Multistep manufacturing processes therefor
    • H01L29/06—Semiconductor bodies ; Multistep manufacturing processes therefor characterised by their shape; characterised by the shapes, relative sizes, or dispositions of the semiconductor regions ; characterised by the concentration or distribution of impurities within semiconductor regions
    • H01L29/08—Semiconductor bodies ; Multistep manufacturing processes therefor characterised by their shape; characterised by the shapes, relative sizes, or dispositions of the semiconductor regions ; characterised by the concentration or distribution of impurities within semiconductor regions with semiconductor regions connected to an electrode carrying current to be rectified, amplified or switched and such electrode being part of a semiconductor device which comprises three or more electrodes
    • H01L29/0804—Emitter regions of bipolar transistors
    • H01L29/0813—Non-interconnected multi-emitter structures

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Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、それぞれエミツタ抵抗を有する一つの型の多
数の部分パワートランジスタと、並列接続された他の型
の多数の部分駆動用トランジスタとを備えたパワートラ
ンジスタ装置であつて、部分パワートランジスタの出力
回路は装置の両出力端子に並列接続され、部分駆動用ト
ランジスタは、ベースを装置の制御端子に接続され、エ
ミツタを部分パワートランジスタのコレクタに接続され
ている装置の出力端子に接続され、コレクタを部分パワ
ートランジスタのベースに接続されているようなパワー
トランジスタ装置に関する。
〔従来の技術〕
パワートランジスタに対する要求は、高い電流値および
低い飽和電圧においても高い電流増幅度を得ることがで
きるという外に、二次崩壊に対する安全性並びにトラン
ジスタの最小限の大きさでもつての全寿命にわたる高い
信頼性を得ることができるようにすることにある。高い
電流増幅度は、エミツタ範囲における電流密度があらゆ
る電流において一様に分布するように設計された大きな
エミツタ範囲によつて得られる。飽和電圧は主としてコ
レクタ直列抵抗によつて決まり、このコレクタ直列抵抗
は、例えば電流路の低減のための構造上の措置によつて
減らすことができる。二次崩壊を避けながらのパワート
ランジスタの信頼性および大きさは主として電流分布に
よつて影響を及ぼされる。
大面積のパワートランジスタの場合に、全トランジスタ
にわたる一様な電流分布は電流担持力および負荷受容力
にとつて非常に重要である。パワートランジスタに対す
る上記要求を満たすために多数の単位トランジスタを並
列接続して用いることは普通であるので、一様な電流分
布を得るには先ず第一に個々のトランジスタのベース・
エミツタ電圧が重要である。その場合に電流を導くべき
導電路における電圧降下は無視できず、これは異なる単
位トランジスタに異なるベース・エミツタ電圧をもたら
すことがある。
更に、パワートランジスタにおける温度分布は電流分布
に付加的な影響を及ぼす。定まつたベース・エミツタ電
圧では、トランジスタにおける電流密度は温度上昇にと
もなつてベース・エミツタ接合の負の温度係数により著
しく増大する。個々のトランジスタのベース範囲および
エミツタ範囲は電流を導くべき導電路を介して並列接続
されているために、最も高温の場所における電流密度が
最大となる。更に、この局部的に高い電流密度は増幅さ
れた温度上昇をもたらし、それにより最も高温のトラン
ジスタ範囲への激しい電流集中（ホツト・スポツト）を
起こさせる熱的な正帰還結合をもたらす。トランジスタ
の負荷受容力および信頼性は超過してはならない許容温
度限界値から生じる。
一般には、そのために個々の部分パワートランジスタに
エミツタ抵抗が設けられ、これらのエミツタ抵抗は電流
の負帰還結合および一様な電流分布を生じさせる。その
場合にエミツタ抵抗の値は一般に導電路案内に沿つた電
圧降下が無視できるように大きく選定される。ドイツ連
邦共和国特許出願公開第2625989号は、単位トランジス
タからなる異なるグループを次の如く補償する可能性、
即ち各グループに対してエミツタに同じ動作条件が存在
するように補償する可能性を与える。そのために、段階
的に変化する幅を有する連続的な単位トランジスタの並
列回路においてエミツタ接触ゾーンと能動エミツタゾー
ンとの間の接続ゾーンが設けられる。
第３図はpnp駆動用トランジスタによつて制御されるnpn
パワートランジスタの電気的な等価回路を示し、これは
準pnpパワートランジスタと呼ばれる。駆動用トランジ
スタは部分駆動用トランジスタTT1〜TT4からなり、パワ
ートランジスタは部分パワートランジスタTL1〜TL8から
なる。部分パワートランジスタのそれぞれは個別のエミ
ツタ抵抗RE1〜RE8を有する。
部分駆動用トランジスタの人力回路は並列接続されてい
て、その場合に部分駆動用トランジスタのベースは制御
端子Ｂに接続され、それらのエミツタは接続端子Ｅに接
続されている。同様に部分パワートランジスタの出力回
路も並列に接続されていて、これらのコレクタは出力端
子Ｅに接続され、エミツタはエミツタ抵抗RE1〜RE8を介
して出力端子Ｃに接続されている。部分駆動用トランジ
スタTT1〜TT4のコレクタは一括されて部分パワートラン
ジスタTL1〜TL8の一括接続されたベースを制御する。第
３図による等価回路図の物理的な実現では、端子Ｂはベ
ースとして、端子Ｅはエミツタとして、そして端子Ｃは
コレクタとして用いられる。準pnpパワートランジスタ
は８個のpnpパワートランジスタに比べてしばしば有利
である。というのは、横形構造に比べて利点が得られる
縦形トランジスタ構造を有するnpnパワートランジスタ
が容易に実現され、例えば相補形のパワートランジスタ
を備えた集積回路に接続して同じnpn形のパワートラン
ジスタが使用できるからである。
〔発明が解決しようとする問題点〕
確かに第３図によるパワートランジスタ装置において
は、電圧源ではなくて、部分パワートランジスタのコレ
クタ電流によつて制御されるが、しかしそれにもかかわ
らず部分パワートランジスタのベース・エミツタ接合に
電圧降下が生じることがある。一般に、例えば部分パワ
ートランジスタのコレクタに幾何学的に最も近いトラン
ジスタが最も大きいベース電流を引き入れ、それにより
最大のベース・エミツタ電圧降下を起こす。このように
して個々の部分パワートランジスタに異なる電流分布が
生じる。
本発明の目的は、多数の部分パワートランジスタを備
え、一様な電流分布を有するようなパワートランジスタ
装置を提供することにある。
〔問題点を解決するための手段〕
上記の目的は、本発明によれば、部分パワートランジス
タおよび部分駆動用トランジスタが、パワートランジス
タ区分毎に別々にベース電流を供給される互いに対応さ
せられた個々の区分に分割されていることによつて達成
される。
〔実施例〕
以下、第１図および第２図を参照しながら本発明を実施
例について更に詳細に説明する。
第１図は準pnpパワートランジスタ装置の電気的な等価
回路図を示し、第２図は位相幾何学的に面積上都合のよ
い準pnpパワートランジスタ装置の部分等価回路図を示
す。
第１図において第３図と同じ要素には同じ符号が付され
ている。第１図によれば、本発明にしたがつて、部分パ
ワートランジスタおよび部分駆動用トランジスタが個々
に互いに対応させられた区分に分割されていて、パワー
トランジスタ区分には別々にベース電流供給が行われる
ようになつている。部分駆動用トランジスタTT1〜TT4の
入力回路は並列接続され、それらのベースは制御端子Ｂ
に接続されているのに対して、それらのエミツタはエミ
ツタ抵抗RT1〜RT4を介して装置の出力端子Ｅに接続され
ている。同様に部分パワートランジスタTL1〜TL3の出力
回路はそれらの各エミツタ抵抗と共に並列接続されてい
て、その場合に部分パワートランジスタはコレクタを出
力端子Ｅに、エミツタをエミツタ抵抗を介して出力端子
Ｃに接続されている。
第３図による装置と違つて部分駆動用トランジスタのコ
レクタが部分パワートランジスタのベースに接続された
結合点に接続されているのではなくて、各部分駆動用ト
ランジスタの各コレクタが分離されてパワートランジス
タ区分の一つまたは複数のベースに接続されている。第
１図においては、パワートランジスタ区分は２つの部分
パワートランジスタを有し、駆動用トランジスタ区分は
１つの部分駆動用トランジスタを有する。しかしなが
ら、本発明の枠内において、駆動用トランジスタ区分が
１つよりも多い部分駆動用トランジスタを有し、パワー
トランジスタ区分がより多くの部分パワートランジスタ
を有することもできる。
したがつて個々のパワートランジスタ区分は、本発明に
よれば、ベース電流をそれぞれ対応させられた個々の駆
動用トランジスタ区分から得る。それにより、npnパワ
ートランジスタ区分下の電流分布にとつて決定的なの
は、ベース・エミツタ電圧ではなくて、むしろ駆動用ト
ランジスタ区分から供給されるベース電流および電流増
幅度である。しかし、パワートランジスタ区分の最適な
ベース電流制御は本発明による措置により得られる。
部分パワートランジスタおよび部分駆動用トランジスタ
をパワートランジスタ区分にそれぞれ分離されたベース
電流供給が行われるように個々の区分に分割することの
外に、各pnp駆動用トランジスタ区分を対応せるnpnパワ
ートランジスタ区分に整合させることが好ましい。整合
は幾何学的な面および寸法に関してと同様に導電路の供
給および抵抗に関しても行われる。そうすれば、本発明
の特徴によつて、比較的小さい駆動用トランジスタを設
けることが可能となる。更に、第２図に示されているよ
うに、pnp駆動用トランジスタ区分のエミツタ導体中に
エミツタ抵抗RT1〜RT4を設けることが好ましく、これら
は相互にpnp駆動用トランジスタ区分の付加的な電流安
定化のための電流負帰還を生じさせる。
第１図によれば、npnパワートランジスタのコレクタ電
流およびpnp駆動用トランジスタのエミツタ電流が共通
な導電供給部を介して流れる。npnパワートランジスタ
の大きなコレクタ電流によつて導電路に沿つて電圧降下
が生じ、その電圧降下によつてpnp駆動用トランジスタ
区分のベース・エミツタ電圧が影響を及ぼされる。した
がつて、最適な電流分布を得るために、一方では部分駆
動用トランジスタのエミツタへの他方では部分パワート
ランジスタのコレクタへの両導電路供給部の分割を行う
ことが好ましい。
第２図は準pnpパワートランジスタの電気的な部分等価
回路図を示す。２つの部分駆動用トランジスタTT30およ
びTT40並びに駆動用トランジスタTT30に属するnpn形の
部分パワートランジスタの一部だけが取り出されてい
る。他の接続導体もしくは他の部分駆動用トランジスタ
および他の部分パワートランジスタは破線で示されてい
る。導電路抵抗は分離した等価抵抗として示されてい
る。
部分駆動用トランジスタTT30およびTT40のベースは、共
通なベース前置抵抗RBおよびそれぞれのベースに直接に
直列接続された抵抗RB30およびRB40を介して装置の制御
端子Ｂに接続されている。他の部分駆動用トランジスタ
はこの装置に並列に接続されている。部分駆動用トラン
ジスタTT30もしくはTT40のエミツタにはエミツタ抵抗R
T30もしくはRT40が直列に接続されていて、これらのエ
ミツタ抵抗は別々の導電路供給部を介して接続端子Ｅに
接続されている。エミツタ抵抗RT30およびRT40の反エミ
ツタ側端部間には導電路抵抗RLTが存在する。
駆動用トランジスタTT30のコレクタは部分パワートラン
ジスタTL30〜TL33並びにTL3XおよびTL3Yの並列接続され
ているベースに接続されている。その場合に、部分パワ
ートランジスタTL30,TL32〜TL3Xのベースが順次接続さ
れ、第２の分岐では部分パワートランジスタTL31,TL33
〜TL3Yのベースが順次接続されている。部分パワートラ
ンジスタのエミツタにはそれぞれエミツタ抵抗RE30〜R
E33並びにRE3XおよびRE3Yが次のように対応させられて
いる。即ち、それぞれにおいて直接および非直接のイン
デツクスを有する部分パワートランジスタのエミツタ抵
抗が一つの結節点に一緒に導かれるように対応させられ
ている。個々の結節点は共通な導電路供給部を介してト
ランジスタ装置の接続端子Ｃに接続されていて、その場
合に個々の結節点間には導電路抵抗REL1,REL2〜REL3が
存在する。
第２図による装置においては、部分パワートランジスタ
がそれぞれ付属のコレクタ抵抗RC30〜RC33並びにRC3Xお
よびRC3Yを有する。部分パワートランジスタのコレクタ
抵抗の反コレクタ側はそれぞれ接続端子Ｅにつながる導
電路供給部に接続されている。接続端子Ｅから出発して
コレクタ抵抗RC31は第２図に示されていない導電路抵抗
並びに図示されている導電路抵抗RL1およびRL31を介し
て給電される。コレクタ抵抗RC30は接続端子Ｅにより図
示されていない導電路抵抗並びに図示されている導電路
抵抗RL2およびRL31を介して給電され、その場合にそれ
ぞれの導電路は自ずと直列接続されている。部分パワー
トランジスタのコレクタ抵抗の反コレクタ側端子間には
それぞれ導電路抵抗RL32,RL33並びにRL3XおよびRL3Yが
示されている。回路図を明瞭にするために、部分駆動用
トランジスタTT40に属するコレクタ抵抗RC40,RC42およ
びC4X並びに導電路抵抗REL4が示されている。部分駆動
用トランジスタTT40のために示された部分パワートラン
ジスタのコレクタ抵抗は非直接のインデツクスを有する
部分駆動用トランジスタのコレクタ抵抗と同じ導電路供
給部を介して接続端子Ｅに接続されて給電される。第２
図によれば、部分駆動用トランジスタのエミツタおよび
部分パワートランジスタのコレクタのための導電路供給
部は別々の供給部を介して接続端子Ｅに接続されてい
る。pnp駆動用トランジスタ区分のエミツタ抵抗が拡散
された抵抗として実施されるならば、npnパワートラン
ジスタ区分の広い幅のコレクタ電流導体は金属導電路と
して拡散抵抗を通させられる。
更に、第２図に従つて、部分駆動用トランジスタもしく
は駆動用トランジスタ区分のためのベース抵抗を設ける
ことが好ましい。これらの前置抵抗は同様に電流分布の
改善に役立つ。つまり、前置抵抗は正の温度係数により
温度変化時における部分駆動用トランジスタのベース・
エミツタ接合の負の温度係数を補償するからである。こ
のようにして、部分駆動用トランジスタもしくは駆動用
トランジスタ区分がそれぞれ同じ制御電流を得るように
配慮される。部分駆動用トランジスタもしくは駆動用ト
ランジスタ区分のベース抵抗は同様に拡散抵抗として実
施することができ、拡散抵抗を介して金属導電路が通る
ことができる。
したがつて、第２図に等価回路図で符号付きにて示され
ているように、集積化された準pnpパワートランジスタ
において面積上好都合の位相幾何学が実現される。
部分駆動用トランジスタがnpn形で、部分パワートラン
ジスタがpnp形であるような本発明による準npnパワート
ランジスタにも同じ特徴が特色づけられる。
〔効 果〕
以上のように、本発明によれば、部分パワートランジス
タおよび部分駆動用トランジスタが、パワートランジス
タ区分毎に別々にベース電流を供給される互いに対応さ
せられた個々の区分に分割されていることによつて、多
数の部分パワートランジスタを備え、一様な電流分布を
有するようなパワートランジスタ装置を得ることができ
る。
【図面の簡単な説明】
第１図は本発明による準pnpパワートランジスタ装置の
電気的な等価回路図、第２図は位相幾何学的に面積上都
合のよい準pnpパワートランジスタ装置の部分等価回路
図、第３図は従来の準pnpパワートランジスタ装置の電
気的な等価回路図を示す。 TL1〜TL8;TL30〜TL33,TL3X,TL3Y……部分パワートラン
ジスタ、TT1〜TT4;TT30,TT40……部分駆動用トランジス
タ、RE1〜RE8;RE30〜RE33,RE3X,RE3Y……エミツタ抵
抗、Ｂ……制御端子、E,C……出力端子。

Claims (11)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】それぞれエミツタ抵抗（RE1〜RE8;RE30〜R
    E33,RE3X,RE3Y）を有する一つの型の多数の部分パワー
    トランジスタ（TL1〜TL8;TL30〜TL33,TL3X,TL3Y）と、
    並列接続された他の型の多数の部分駆動用トランジスタ
    （TT1〜TT4;TT30,TT40）とを備えたパワートランジスタ
    装置であつて、部分パワートランジスタの出力回路は装
    置の両出力端子（E,C）に並列接続され、部分駆動用ト
    ランジスタは、ベースを装置の制御端子（Ｂ）に接続さ
    れ、エミツタを部分パワートランジスタのコレクタに接
    続されている装置の出力端子（Ｅ）に接続され、コレク
    タを部分パワートランジスタのベースに接続されている
    ようなパワートランジスタ装置において、部分パワート
    ランジスタおよび部分駆動用トランジスタは、パワート
    ランジスタ区分（TL1,TL2,;TL3,TL4;TL5,TL6;TL7,TL8;T
    L30〜TL33,TL3X,TL3Y）毎に別々にベース電流を供給さ
    れる互いに対応させられた個々の区分（TT1,TL1,TL2;T
    T2,TL3,TL4;TT3,TL5,TL6;TT4,TL7,TL8;TT30,TL30〜
    TL33,TL3X,TL3Y）に分割されていることを特徴とするパ
    ワートランジスタ装置。
  2. 【請求項２】各駆動用トランジスタ区分は一つの部分駆
    動用トランジスタ（TT1,TT2,TT3,TT4;TT30,TT40）を有
    し、各パワートランジスタ区分は少なくとも一つ部分パ
    ワートランジスタ（TL1,TL2;TL3,TL4;TL5,TL6;TL7,TL8;
    TL30〜TL33,TL3X,TL3Y）を有することを特徴とする特許
    請求の範囲第１項記載のパワートランジスタ装置。
  3. 【請求項３】各駆動用トランジスタ区分は該当のパワー
    トランジスタ区分に整合させられていることを特徴とす
    る特許請求の範囲第１項または第２項記載のパワートラ
    ンジスタ装置。
  4. 【請求項４】部分駆動用トランジスタ（TT1,TT2,TT3,T
    T4;TT30,TT40）はエミツタ抵抗（RT1,RT2,RT3,RT4;
    RT30;RT40）を介して部分パワートランジスタのコレク
    タ（TL1〜TL8;TL30〜TL33,TL3X,TL3Y）に接続されてい
    る装置の出力端子（Ｅ）に接続されていることを特徴と
    する特許請求の範囲第１項ないし第３項のいずれか１項
    に記載のパワートランジスタ装置。
  5. 【請求項５】部分駆動用トランジスタのエミツタおよび
    部分パワートランジスタのコレクタはそれぞれ別々の導
    電路を介して装置の対応する出力端子（Ｅ）に接続され
    ていることを特徴とする特許請求の範囲第１項ないし第
    ４項のいずれか１項に記載のパワートランジスタ装置。
  6. 【請求項６】部分駆動用トランジスタのエミツタおよび
    部分パワートランジスタのコレクタはそれぞれ個々の部
    分トランジスタへ分岐した共通の導電路を介して装置の
    対応する出力端子（Ｅ）に接続されていることを特徴と
    する特許請求の範囲第１項ないし第５項のいずれか１項
    に記載のパワートランジスタ装置。
  7. 【請求項７】エミツタ抵抗は拡散抵抗として形成され、
    位相幾何学的に部分パワートランジスタのコレクタへの
    案内導電路がそれらのエミツタ抵抗を通過するように配
    置されていることを特徴とする特許請求の範囲第１項な
    いし第６項のいずれか１項に記載のパワートランジスタ
    装置。
  8. 【請求項８】部分パワートランジスタのコレクタはコレ
    クタ抵抗を介して装置の対応する出力端子（Ｅ）に接続
    されていることを特徴とする特許請求の範囲第１項ない
    し第７項のいずれか１項に記載のパワートランジスタ装
    置。
  9. 【請求項９】部分駆動用トランジスタのベースはベース
    直列抵抗を介して装置の制御端子（Ｂ）に接続されてい
    ることを特徴とする特許請求の範囲第１項ないし第８項
    のいずれか１項に記載のパワートランジスタ装置。
  10. 【請求項１０】部分パワートランジスタトランジスタの
    コレクタ抵抗および／または部分駆動用トランジスタの
    ベース直列抵抗は拡散抵抗として形成されていることを
    特徴とする特許請求の範囲第１項ないし第９項のいずれ
    か１項に記載のパワートランジスタ装置。
  11. 【請求項１１】導電路は拡散された抵抗を通過すること
    を特徴とする特許請求の範囲第１項ないし第10項のいず
    れか１項に記載のパワートランジスタ装置。
JP61183282A 1985-08-08 1986-08-04 パワ−トランジスタ装置 Expired - Lifetime JPH07118621B2 (ja)

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Application Number Priority Date Filing Date Title
DE3528566 1985-08-08
DE3528566.4 1985-08-08

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JPS6235703A JPS6235703A (ja) 1987-02-16
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JP61183282A Expired - Lifetime JPH07118621B2 (ja) 1985-08-08 1986-08-04 パワ−トランジスタ装置

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EP (1) EP0212477B1 (ja)
JP (1) JPH07118621B2 (ja)
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