JPS63265461A - 半導体装置 - Google Patents

半導体装置

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JPS63265461A
JPS63265461A JP62063590A JP6359087A JPS63265461A JP S63265461 A JPS63265461 A JP S63265461A JP 62063590 A JP62063590 A JP 62063590A JP 6359087 A JP6359087 A JP 6359087A JP S63265461 A JPS63265461 A JP S63265461A
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Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、トランジスタのコレクタ電流が過大にならな
いように制限される半導体装置に関する。
〔従来の技術〕
トランジスタのコレクタ・エミッタ接合あるいはベース
電流が変動した場合にも、コレクタ電流を制限する回路
としては、第２図に示すようにトランジスタ２１のエミ
ッタに直列にコレクタ電流検出用の抵抗２２を接続し、
ベースとその抵抗の反トランジスタ２１例の端子との間
に直列に接続した２個のダイオード２３．２４を接続し
たものが、例えば特開昭５８−８１３１３号公報に記載
されているように公知である。すなわち、抵抗２２の抵
抗値をＲ１この抵抗を流れるコレクタ電流！８、トラン
ジスタ２１のベース・エミッタ間電圧をＶ□。、ダイオ
ード２３．２４の順電圧の和をｖＦとすると、■、が大
きくなり、 Ｖｍｚｏ　＋Ｒ・ＩＣ−ＶＦ となったときにダイオード２３．２４に電流１．が流れ
、ベース入力電流１１のうち、Ｉｏ＝Ｉｍ　　ｌ＋たけ
かトランジスタ２１に流れこむことになり、Ｖ、−Ｖ□
。
■ｃｌＩＩ！□　・・−・・−・−・−・・−（１）に
抑えられる。この結果、第３図に実線３１で示すように
、点＆１Ｉ３２で示したダイオードを挿入しない場合と
異なった■。の定電流特性が得られる。
このような回路を半導体装置として構成する場合、第４
図に示すように絶縁基板２−の上に銅板３を介して固定
されたトランジスターのベース電極１１に導線４で接続
されたペース端子導体５１と、トランジスターのエミッ
タ電極１２に接続されたエミッタ端子導体５２との間に
ダイオード個別素子６１を２個外付けにするか、あるい
は第５図に示すように銅基板３０の上の絶縁基板２の上
にトランジスタ１と同様銅板３を介して二つのダイオー
ドチップ６２を固定し、導線４によって相互間を接続し
、さらにベース端子導体５１．エミッタ端子導体５２に
接続する。しかし、これらの場合ダイオード素子６１ま
たはダイオードチップ６２を２個用いなければならず、
それらの間の接続の手数が必要であり、モジュールも大
きくなるので、第６図１８）に示したようにＮ形半導体
ペレット６３の中に二つの２層６４、さらにその中にそ
れぞれ８層６５を形成し、一方の２層６４と他方の８層
６５を導体７で接続してｌチップ６とした直列接続ダイ
オードを用い、第６図（ｂｌのように銅基板３０上に絶
縁板２上に固定し、一方の２層６４をペース端子導体５
１と、他方の８層６５をエミッタ端子導体５２と接続す
る。これによりダイオードの占有面積を小さくでき、導
線４のボンディング個所も減少する。
〔発明が解決しようとする問題点〕
上述の各従来例のようにトランジスタのコレクタ電流の
制限のため、ベース・エミッタ間に直列接続のダイオー
ドを接続した場合、ベース電流が変動すると各ダイオー
ドの順電圧が変動し、順電圧の和Ｖ、は変動値とダイオ
ードの数との積となって（１）式からきまるＩＣの値が
変動し、電流制限値が異なってくるという問題があった
。
本発明の目的は、上述の問題を解決し、ベース電流の大
小によるトランジスタのコレクタｔｉの制限値の変動の
少ない半導体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〕 上記の目的を達成するために、本発明の装置は、トラン
ジスタのコレクタ電流値を制限する機能を有するもので
あって、第−導電形の半導体素体の一面にトランジスタ
のベース・エミッタ接合の数より多い数の第二導電形の
ベース領域が形成され、さらに各領域内に第−導電形の
エミッタ領域が形成されて各ベース領域およびエミッタ
領域にそれぞれベース電極およびエミッタ電極が設けら
れ、各ベース電極が隣接ベース領域内のエミッタ電極に
順次接続されてなるダーリントントランジスタが、トラ
ンジスタと同一導電形構成を有し、トランジスタと同一
基板上にトランジスタと絶縁して支持され、トランジス
タのベース電極が半導体素体の他面に設けられたダーリ
ントントランジスタのコレクタ電極ならびにエミッタ電
極と接続されていない端部のベース電極と接続され、ト
ランジスタのエミッタ電極がダーリントントランジスタ
のベース電極と接続されていない端部のエミッタ電極と
接続されたものとされる。
〔作用〕
上記のような半導体装置では、ダーリントントランジス
タのベースが主トランジスタのベースに、エミッタが主
トランジスタのエミッタに接続されたことになって、直
列接続されたベース・エミッタ接合が従来の直列接続ダ
イオードの接合の役をする。同時に主トランジスタのコ
レクタ電極を制限するための過剰ベース電流Ｉｔ　はダ
ーリントントランジスタのコレクタからエミッタに流れ
るため、ベース・エミッタ接合に流れる電流はダーリン
トントランジスタの電流増幅率をβとしたときｌＩ／β
となり、それに対応する過電圧ｖ２の１１が変動した際
の変動も小さくなり、（１）式がら得られるコレクタ電
流ＩＣの制限値の変動を抑えることができる。
〔実施例〕
第１図Ｔａ）、（ｂｌは本発明の一実施例を示し、第４
〜第６図と共通の部分には同一の符号が付されている。
第１図＋８）において、ＮＰＮ型トランジスタ１は銅基
板３０の上のセラミック板２の上に銅板３を介して固定
され、ベース電極１１はベース端子導体５１と、エミッ
タ電極１２はエミッタ端子導体５２とそれぞれ導線４に
よって接続されている。さらに本発明に基づきＮＰＮ型
ダーリントントランジスタ８が銅板３を介して絶縁板２
の上に固定されている。第１図世）はダーリントントラ
ンジスタの構造を示すが、第６図に示した１チツプの直
列ダーリントン６と同様の構造である。すなわち、Ｎ形
半導体ペレット６３に二つの２層６４、さらにその中に
それぞれＮ層６５を形成し、一方の２層６４と他方のＮ
層６５を酸化膜６６の開口部で接触する導体７によって
接続したものである。導体７に接触されない２層６４に
はベース電極８１．Ｎ層６５にはエミッタ電極８２が設
けられ、ペレット６３の下面にはコレクタ電極８３が設
けられている。ダーリントントランジスタ８のベース電
極８１はコレクタ電極８３と銅板３によって短絡され、
さらに導線４によりベース端子導体５１に接続されてい
る。ダーリントントランジスタ８のエミッタ電極８２は
導線４によりエミッタ端子導体５２と接続されている。
このように構成した結果、第７図に示した等価回路が得
られる。
第７図の各部には第１図の対応する部分の符号が記入さ
れている。ダーリントントランジスタのベース電極８１
に流れ込む電流■８は■、を電流増幅率βで割った値で
あるので、二つのベース・エミッタ接合における順電圧
の和は■、に対する値より小さくなる。すなわち動作抵
抗が小さくなってベース電流の変動に対する順電圧の変
動が減少し、ＩＣのｗＩＩＩｌ値の変動も小さくなる。
第８図は別の実施例を示し、この場合はトランジスタｌ
のベース電極１１が接続されるベース端子導体５１上に
ダーリントントランジスタ８が固定される。ベース端子
導体５１はモジュール容器外まで延長されて外部端子５
３を形成している。この結果、第１図におけるダーリン
トントランジスタ８の下側の銅板３が省略でき、モジュ
ールの面積を小さくすることができ、導線４の敗も５本
がら４本に減する。
第９図はさらに別の実施例において用いられるダーリン
トントランジスタ８を示し、この場合は前段トランジス
タのベース領域６４上であって、第９図の左側に示され
ている後段トランジスタのベース領域６４に近い部分に
電極８４を設け、ベース電極８１と接続してその部分を
ベース電極と同電位にする。また、共通コレクタ領域と
なるＮ層６３の前段、後段トランジスタのベース領域６
４にはさまれた部分の幅ｌを小さくしである。この結果
、ベース電極８４が接触する前段トランジスタのベース
領域６４のＰ層、共通コレクタ領域のＮ層６３．後段ト
ランジスタのベース領域６４のＰ層、エミッタ電極８２
が接触する後段トランジスタのエミッタ接合６５のＮ層
からなるＰＮＰＮサイリスタ効果が生ずる。
すなわち、このダーリントントランジスタは、二つの縦
方向のトランジスタと一つの横方向のサイリスタとをあ
わせ持った素子となり、そのＢ−Ｅ間の入力特性は、第
１Ｏ図の実線９に示されたように、えん順電圧を有する
ものの微小のベース電流！、が流れることによりサイリ
スク効果によってｖ■が急激に低下する。これにより第
１１図の実線３３に示すようなトランジスタｌの出力特
性が得られ、過電流検出後の！。の制限値が過電流検出
値よりも低い値となるため、よりトランジスタｌの過電
流耐量が増加する。
第１２図は主トランジスタが２段のダーリントントラン
ジスタ２５であるときの実施例の等価回路図で、ベース
・エミッタ間に一つ多いベース・エミッタ接合を有する
３段のダーリントントランジスタ２６を接続すれば同様
の電流制限効果が得られる。
なお、第１図世）はダーリントントランジスタの前段ト
ランジスタと出力段トランジスタとを同一寸法で図示し
たが、最終段のみを大きくし、他の段は電流増幅率の逆
数の比で小さくすることができる。このことは、挿入ダ
ーリントントランジスタの段数が多くなるほど効果が大
きい。
〔発明の効果〕
本発明は、トランジスタのコレクタ電流制限のためにベ
ース、エミッタ間に挿入される直列接続ダイオードの代
わりに、トランジスタのベース・エミッタ接合数より少
なくとも一つ多い段数のダーリントントランジスタを１
チツプに構成して挿“入するもので、トランジスタと同
一基板上に支持することによりコンパクトでベース電流
の変動による電流制限値の変動の小さい半導体装置を得
ることができる。
【図面の簡単な説明】
第１図（ａｌ、（ｂｌは本発明の一実施例を示し、（ａ
）は正買図、（ｂ）はダーリントントランジスタの断面
図、第２図は従来の電流制限半導体装置の等価回路図、
第３図はその電流制限効果を示すコレクタ電流とコレク
タ・エミッタ電圧の関係線図、第４図は第２図の回路に
対応する半導体装置の一例の正面図、第５図は他の例の
断面図、第６図（ａｌ、（ｂ）はさらに他の例を示し、
Ｔａ＋は用いられるダイオ−トチ、プの断面図、（ｂｌ
は半導体装置の断面図、第７図は第１図の実施例の等価
回路図、第８図は本発明の別の実施例の断面図、第９図
は本発明のさらに別の実施例のダーリントントランジス
タの断面図、第１０図は第９図のダーリントントランジ
スタのＢ−８間の入力特性線図、第１１図は第９図のダ
ーリントントランジスタを用いた実施例のコレクタ電流
とコレクタ・エミッタ電圧の関係線図、第１２図は本発
明のさらに異なる実施例の等価回路図である。 １：トランジスタ、１１８ベース電極、１２：エミッタ
電極、２：絶縁板、３：ｗ４板、４：導線、５１：ベー
ス端子導体、５２＋工ミツタ端子導体、５３：外部ベー
ス端子、７：導体、８：ダーリントントランジスタ、８
１８ベース電極、８２：エミッタ電極、ｌｌ１１図 第２図　　　　第３図 第４図 第５図 第７図

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 １）トランジスタのコレクタ電流を制限する機能を有す
    るものであって、第一導電形の半導体素体の一面にトラ
    ンジスタのベース・エミッタ接合の数より多い数の第二
    導電形のベース領域が形成され、さらに各該領域内に第
    一導電形のエミッタ領域が形成されて各ベース領域およ
    びエミッタ領域にそれぞれベース電極およびエミッタ電
    極が設けられ、各ベース電極が隣接ベース領域内のエミ
    ッタ電極に順次接続されてなるダーリントントランジス
    タが前記トランジスタと同一導電形構成を有し、トラン
    ジスタと同一基板上にトランジスタと絶縁して支持され
    、トランジスタのベース電極が前記半導体素体の他面に
    設けられたダーリントントランジスタのコレクタ電極な
    らびにエミッタ電極と接続されていない端部のベース電
    極と接続され、トランジスタのエミッタ電極が前記ダー
    リントントランジスタのベース電極と接続されていない
    端部のエミッタ電極と接続されたことを特徴とする半導
    体装置。 ２）特許請求の範囲第１項記載の装置において、ダーリ
    ントントランジスタがトランジスタのベース電極に接続
    され、外部端子と一体のベース端子導体を介してトラン
    ジスタと同一基板上に固定されたことを特徴とする半導
    体装置。
JP62063590A 1986-12-15 1987-03-18 半導体装置 Granted JPS63265461A (ja)

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US07/449,412 US4945396A (en) 1986-12-15 1989-12-15 Semiconductor device having Darlington transistors

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Application Number Priority Date Filing Date Title
JP61-297895 1986-12-15
JP29789586 1986-12-15
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JPS63265461A true JPS63265461A (ja) 1988-11-01
JPH0529135B2 JPH0529135B2 (ja) 1993-04-28

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