NO317336B1 - Spenningsbeskyttet tenningselement - Google Patents

Description

Oppfinnelsene område

Foreliggende oppfinnelse vedrører spenningsbeskyttede halvledende brotenningeelementer, slike elementer med integrert høyspenningsbeskyttelse, og opsjonelt, mulighet for integrert ledningstesting.

Teknikkens stand

Halvledende broelementer ("SCB"), innretninger for elektrisk å koble dem for elektrisk aktivering, og bruk av slike innretninger som tennere for å initiere eksplosiver, er velkjent på området. For tiden blir både SCB-en fra US patent 4,708,060 til Bickes Jr. et al., utstedt 24. november 198.7, og wolframbro SCB fra US patent 4,976,200 til Benson et al., utstedt 11. desember 1990 produsert med store metalliserte puter for elektrisk kontakt til de aktive områ-der av broen.

SCB-chipen er generelt mekanisk bundet til en festeflate på et hovedkort (header) eller annet element i en elektroeksplosiv av en elektrosplosiv anordning ("EED"). Riktig funksjon av SCB-en i en detonator krever intim kontakt med et energirikt materiale, slik som et eksplosivt eller pyrotek-nisk materiale, og krever slik en opprettet posisjon for chipen, det vil si at chipen ikke kan settes sammen med dens aktive område posisjonert mot festeflaten, men dens aktive område må vende mot og kontakte det energirike materiale, slik at det aktive område er fritt til å samvirke med det energirike materiale, det vil si å avgi energi til dette for å initiere det energirike materiale.

Spenningsbeskyttelse for SCB-elementer er en høyst ønskelig sikkerhetsegenskap benyttet for å hindre tilfeldig funksjon av eksplosive anordninger i nærvær av strøspenning. Generelt hindrer høyspenningsbeskyttelse spenninger under en terskelspenning (<n>Vth") fra å indusere strøm gjennom SCB-

en. Imidlertid, for spenninger over ("Vth"), vil en strøm

flyte gjennom SCB-en med tilstrekkelig amplitude til å funksjonere SCB-en og derved generere et plasma som vil initiere en eksplosiv ladning plassert i intim kontakt med SCB-en eller tjene en annen ønskelig funksjon. Derfor er

"Vth" definert som spenningen som må overskrides før SCB-en kan funksjonere. Slike terskelspenninger er generelt i om-

rådet fra omtrent 10 Volt til omtrent 1000 Volt. Det er kjent å tilveiebringe høyspenningsbeskyttelse for SCB-er ved forskjellige innretninger, for eksempel gnistgap, nes-

ten reelt halvledende filmer eller substrater, og halvlederdioder.

Gnistgap består av et par innkapslede elektroder pakket i

en gass- eller vakuumomgivelse, som er separert av en spesifikk, distanse eller "gap". Gapet bestemmer generelt ned-brytings- eller terskelspenningen til innretningen. "Gapet"

må kontrolleres nøyaktig og konsistent under sammen-setningsprosessen for å redusere variasjonsområdet til terskeispenningen. En slik nøye kontrollert innkapsling og elektrodeavstandsprosess er ganske kostbar. En annen ulempe med denne gnistgapfremgangsmåte er at kontinuiteten av SCB-

en ikke er lett å overvåke med mindre en spenning større enn gnistgapets nedbrytingsspenning påføres for en meget kort tidsperiode. Denne situasjon forårsaker selvfølgelig en usikker tilstand med høy strøm gjennom SCB-en.

Nær reelt halvlederfilmer eller substrater kan også brukes

for spenningsbeskyttelse. En nær reell halvleder kan utfor-

mes til å ha et bestemt volum og en bestemt resistansverdi valgt slik at ved påføring av spenninger over Vth, vil nok varme bli generert til å skaffe ytterligere bærere som vil senke resistansen av anordningen og eventuelt forårsake flyt av strøm. Slik flyt av strøm er en konsekvens av den negative differensialresistans som reelle halvledere typisk tilviser. Nær reelt halvledende filmer krever meget lave dopenivåer som er vanskelig å kontrollere, fordi de avheng-

er hovedsakelig av to prosesser: i) termiske effekter, slik som termisk diffusjon og/eller termisk herding etter for

eksempel ioneimp1antasjon og, ii) høy kontrollerbarhet i urenhetsnivået under in situ vekst av halvlederfilmen. I tillegg til vanskeligheten med å kontrollere et lavt dope-nivå, må både impedansen og størrelsen av det nær reelle element være passende utformet til å tillate den tilgjenge-lige energi raskt å leveres til varme og fordampe filmen for å skape det plasma, som vil sette av den eksplosive ladning.

Halvlederdioder har blitt brukt til å hindre strøm forårsa-ket av påførte spenninger under den karakteristiske ned-brytnings- eller terskelspenning, som opptrer på diodens sjikt (junction) når den er forspent i revers modus. Imidlertid tapes denne beskyttelse når dioden forspennes frem-over, hvilket derfor gjør den diodebeskyttelse SCB til en polarisert anordning. For å unngå dette polarisasjons-problem, kan rygg-mot-rygg-dioder brukes i serie med SCB-en for å tilveiebringe beskyttelse for SCB-en i begge polari-teter. Imidlertid er en større ulempe med denne fremgangs-måte det lave dopingsnivå påkrevet for høye sammenbrudds-spenninger for en enkelt diode og behovet for forskjellige råplater (wafers) (substrater) for forskjellige nedbry-tingsspenninger. For eksempel, en diode med 500 Volt nedbrytningsspenning krever en dopingskonsentrasjon i substratet på mindre enn IO<15> per cm<3>, som er upraktisk på grunn av vanskeligheten med å kontrollere lave konsentrasjoner av dopemidler. En løsning som unngår behovet for lave dopenivåer er å bruke flere lavspenningsdioder sammenknyttet i serie med SCB-en og i en rygg-mot-rygg-konfigurasjon. Dette resulterer selvfølgelig i en mer avansert utforming og bruk av et større chip-område. En annen ulempe med denne frem-gangsmåte rygg-mot-rygg-dioder er at kontinuiteten av SCB-en ikke er lett å overvåke med mindre en spenning større enn diodenedbrytningsspenning påføres i en meget kort tidsperiode. Situasjonen forårsaker selvfølgelig usikker tilstand med høy strøm flytende gjennom SCB-en. Derfor er det i tillegg til behovet for en forbedret struktur for å tilveiebringe høyspenningsbeskyttelse for SCB-er og lignende. et behov for forbedret struktur for å tillate ledningsover-våkning av SCB-anordningen på forskjellige trinn under dens produksjonsprosess og like før dens bruk.

Sammenfatning av oppfinnelsen

Generelt tilveiebringer foreliggende oppfinnelse et halv-lederbrotenningselement (SCB) med integrert høyspennings-beskyttelse, og opsjonelt mulighet for DC-strømlednings-overvåkning. Slik integrert høyspenningsbeskyttelse oppnås ved å innskyte et dielektrisk materiale innen halvleder-brotenningselementet som en kontrollerbar antisikring. En antisikring tilveiebringes av et dielektrisk materiale som ved påføring av en tilstrekkelig høy spenning, det vil si terskelspenningen (Vth) , vil bryte sammen for å danne en link gjennom det dielektriske materiale. Som angitt i A No-vel Double- Metal Structure for Voltage- Programmable Links av Simon S. Cohen et al., i IEEE Electron Device Letters, bind 13, Nr. 9, september 1992, side 488; utvikler sammen-bruddsprosessen i det.dielektriske materiale seg i tre trinn. Først belastes isolatoren av det påførte felt. Der-nest dannes et filament i isolasjonen når tilstrekkelig strøm er tilgjengelig, og til slutt, vokser filamentet ved en kombinasjon av Joule-oppvarming og kjemiske reaksjoner, for hvilke en mye større strøm er påkrevd. Sluttilstanden for det brutte dielektriske lag og filamentdannelsen er en lavimpedanslink, som knytter sammen høyspenningskilden med et element på den annen side av dielektrikumet, i dette tilfellet med SCB-tennerelementet. En smeltelig link eller motstand er valgfritt koblet i parallell med den dielektriske antisikring SCB-tenner for å tilveiebringe en led-ningsovervåkningsgren i kretsen.

Nærmere bestemt er det i samsvar med foreliggende oppfinnelse tilveiebrakt en halvledende brotenningsinnretning med beskyttelse mot funksjon ved spenninger under en forhåndsvalgt terskelspenning. Tenningsinnretningen definerer en elektrisk krets og omfatter de følgende komponenter. Et substrat lages av et ikke-ledende materiale, har et polysilisiumlag avsatt på substratet og er dimensjonert og konfigurert med første og andre puter, som seg imellom har et gap som er overkoblet (bridged) av en initiator-bro som knytter sammen første og andre puter. Broen er slik dimensjonert og konfigurert at passering av en elektrisk strøm gjennom den med valgte karakteristikk utløser energi i broen. Første og andre metalliserte kontaktøyer er plassert i elektrisk ledende kontakt med respektivt den første og andre pute for å definere en avfyringsgren av den elektriske krets omfattet av de første og andre metalliserte kontaktøyer, første og andre puter og broen. Et dielektrisk materiale med en nedbrytingsspenning lik terskelspenningen er innskutt i serie med den avfyringsgrenen av den elektriske krets, hvorved kretsen bare kan lukkes ved påføring av et spenningspotensial som er minst så høyt som terskelspenningen.

I et annet aspekt ved foreliggende oppfinnelse, er det dielektriske materiale et dielektrisk lag innskutt mellom polysilisiumlaget og den første metalliserte kontaktøy.

I enda et aspekt ved foreliggende oppfinnelse er den første metalliserte kontaktøy plassert fjernt fra den første pute og på det dielektriske lag, og det dielektriske lag er elektrisk koblet til den første pute av et ledende lag.

I enda et aspekt ved foreliggende oppfinnelse er et dopet silisiumområde av substratmateriale plassert mellom det dielektriske lag og det konduktive lag, og tilveiebringer en elektrisk forbindelse derimellom.

Foreliggende oppfinnelse tilveiebringer i et annet aspekt, for den elektriske krets videre å omfatte en kontinuitetsovervåkende gren omfattende en smeltbar link koblet parallelt med avfyringsgrenen. Den smeltbare link, som kan omfatte en tynn film smeltbar link, er dimensjonert og konfigurert til å sprekke ved en strømstyrke over en valgt over-våkningsstrømstyrke, hvorved, hvis overvåkningsstrømstyrken overskrides, den smeltbare link vil sprekke og åpne over-våkningsgrenen.

Enda et aspekt ved foreliggende oppfinnelse tilveiebringer for den elektriske krets videre omfatte en konduktivitets-monitorgren omfattende en motstand koblet i parallell til avfyringsgrenen. Motstanden kan omfatte et dopet segment av polysilisiumlaget eller av det ikke-ledende substrat. I ethvert tilfelle har motstanden en resistansverdi stor nok til å redusere strømmen gjennom avfyringsgrenen i den elektriske krets (og derved redusere genereringen av varme i chipen) til et nivå, ved hvilket temperaturen til halvle-derbroinnretningen forblir under en forhåndsdefinert temperatur. I et relatert aspekt ved foreliggende oppfinnelse, hvor halvlederbrotenningsinnretningen omfatter en elektroeksplosiv innretning og er plassert i kontakt med et energirikt materiale, for eksempel et primært eksplosiv, er den forhåndsvalgte temperatur selvtenningstemperaturen til det energirike materiale.

KORTFATTET BESKRIVELSE AV TEGNINGENE

Figur 1 er et skjematisk bilde av en spenningsbeskyttet halvledende brotenningsinnretning i samsvar med én utfø-relse av foreliggende oppfinnelse. Figur 2 er et bilde fra oversiden av tenningsinnretningen i figur 1. Figur 3 er et skjematisk bilde av en spenningsbeskyttet halvlederbrotenningsinnretning i samsvar med en annen utfø-relse av foreliggende oppfinnelse. Figur 4 er et bilde fra oversiden av tenningsinnretningen i figur 3. Figur 5 er et skjematisk bilde av en spenningsbeskyttet halvledende brotenningsinnretning i samsvar med enda en ut-førelse av den foreliggende oppfinnelse. Figur 6 er et bilde fra oversiden av tenningsinnretningen i figur 5. Figur 7 er et kretsdiagram over en spenningsbeskyttet halvledende brotenningsinnretning i samsvar med én utførelse av foreliggende oppfinnelse omfattende en smeltbar link plassert parallelt med avfyringsgrenen i innretningens elektriske krets. Figur 8 er et kretsdiagram over en spenningsbeskyttet halvledende brotenningsinnretning i samsvar med en annen utfø-relse av foreliggende oppfinnelse i samsvar med en høy-res istansmotstand plassert parallelt med avfyringsgrenen til den elektriske krets i innretningen. Figur 9 er et skjematisk plansnitt av en spenningsbeskyt-tende halvledende brotenningsinnretning i samsvar med utfø-relsen illustrert i figur 8 og inkludert slangeformet høy-resistansmotstand plassert parallelt med avfyringsgrenen i den elektriske krets i innretningen. Figur 10 er et skjematisk tverrsnitt av en elektroeksplosiv innretning som benytter en spenningsbeskyttet halvleder-brotenningselement i samsvar med en utførelse av foreliggende oppfinnelse. Figur 11 er et skjematisk kretsdiagram av testoppsettet benyttet i del B av eksempelet. Figur 12 er et skjematisk kretsdiagram av testoppsettet benyttet i del C av eksempelet.

DETALJERT BESKRIVELSE AV OPPFINNELSEN OG FORETRUKNE UTFØRELSESFORMER DERAV

Spenninggbeskyttet SCB- innretning

I foreliggende oppfinnelse blir en halvledende brotenningsinnretning spenningsbeskyttet (noen ganger her kalt "spenningsblokkert") av en antisikring omfattende et dielektrisk lag {for eksempel silisiumdioksyd) lagt lagvis mellom to høykonduktive elektroder, slik som elektroder laget av n-dopet polysilisium, av metaller med lavt smeltepunkt (for eksempel med Al, Cu, Au og så videre), av tungt smeltelige metaller (for eksempel W, Mo, Co og så videre) og/eller en kombinasjon av to eller flere derav. Det dielektriske lag velges på slik måte at dets tykkelse og dielektriske felt-styrke i volt per centimeter tykkelse av det dielektriske lag (V/cm) vil resultere i et plutselig brudd av det dielektriske lag ved en ønsket høy spenningsterskelverdi

(Vth) • For eksempel vil silisiumdioksyd med en dielektrisk styrke på IO<7> V/cm og en filmtykkelse på omtrent 0,5 n bryte sammen når en spenning på omtrent 500 V påføres. Tiden til nedbrytning av dielektrikum er ekstremt kort, det vil si den er lik tiden assosiert med generering av gnist og måles i mikrosekunder eller til og med nanosekunder. Tynne-re filmer har lavere terskel spenninger (Vth) og vice versa. Derfor har tilstedeværelsen av en høy spenning og den plut-selige dannelse av filamentet i det dielektriske lag en kortslutningslignende respons, som vil forårsake strømmer over det påkrevde avføringsnivå for det halvledende brotenningselement, slik at elementet vil varmes opp og fordampe, resulterende i et plasma, som setter av den eksplosive ladning plassert nær ved tenneren. Generelt er kon-septet med metall-isolasjon-metall antisikring slik at høy-spenningsbeskyttelse gis av det dielektriske lag for spen-ningsverdier nedenfor brudd eller nedbrytningsspenningen av det dielektriske lag, som er valgt for å etablere det som terskelspenningen (V^) . Vth bestemmes hovedsakelig av mate-rialet, som det dielektrisk lag er laget av og dets tyk-

keise. Spenninger minst så stor som Vth vil bryte det dielektriske lag, smelte de to elektroder sammen og utsette det halvledende brotenningselement for den påførte høy-spenning med den etterfølgende opphetning og fordampning av det halvledende brotenningselement for å bringe den elek-tro-eksplosive innretning ("EED") som den inngår i til funksjon.

Figur 1-9 er skjematiske og er ikke tegnet i riktig skala. Størrelsen av visse elementer er overdrevet for å gi en klarere illustrasjon. Identiske elementer i figurene 1-6 er representert av de samme elementnumre, og tilsvarende elementer er representert av de samme elementnumre med et merke lagt til, for eksempel 16a'. Figurene 7-9 benytter separate nummereringsopplegg.

Det vises nå til figur 1 og 2, hvor det er vist en halvledende broinnretning 10 med et elektrisk ikke-ledende substrat 12, som kan omfatte ethvert egnet elektrisk ikke-ledende materiale. Generelt, som velkjent på området, kan et ikke-ledende substrat være et enkelt eller multippelt komponentmateriale. For eksempel kan et egnet ikke-ledende substrat for et polykrystallint silisiumhalvledermateriale omfatte et isolerende lag (for eksempel silisiumdioksyd, silisiumnitrid og så videre) plassert på toppen av et rao-nokrystallint silisiumsubstrat. Dette tilveiebringer en velkjent egnet kombinasjon av materialer for substrat 12. Et egnet ikke-ledende substrat for monokrystalline silisi-umhalvledermaterialer omfatter safir, som også er et kjent egnet materiale for substrat 12. Et elektrisk ledende materiale omfatter i den illustrerte utførelse, en tungt dopet polysilisiumhalvleder 14 montert på substrat 12 ved ethvert egnet middel kjent på området, for eksempel ved epitaksial vekst eller lavtrykk kjemisk dampavsetningsteknikker. Som best kan ses i figur 2, omfatter halvleder 14 et par puter 14a, 14b som i plantegning er vesentlig rektangulære i utforming unntatt for de motstående sider 14a', 14b, som skråner (are tapered) mot initiatorbro 14c. Bro 14c kobler sammen puter 14a og 14b, og ses å være av mye mindre over-flateareal og størrelse enn noen av putene 14a, 14b. Bro 14c er det aktive område av halvlederbroinnretning 10. Det kan ses fra figur 2 at den resulterende konfigurasjon av halvlederen 14 i noen grad ligner en "tversoversløyfe"-konfigurasjon, med de store substansielt rektangulære puter - 14, 14b med avstand fra hverandre og koblet til hverandre av den lille initiatorbro 14c. Et dielektrisk lag 15 er montert på rektangulær pute 14a av halvleder 14. Dielektrisk lag 15 er delvis brutt bort i figur 2 for å vise pute 14a, og dekker i den illustrerte utførelse øvre overflate av pute 14a fullstendig. Et par metalliserte kontaktøyer 16a og 16b, delvis brutt bort i figur 2 for delvis å vise dielektrisk lag 15 og pute 14b, respektivt, ligger over dielektrisk lag 15 og pute 14b, og dekker i den illustrerte utførelse den øvre overflate av den samme fullstendig. Metalliserte kontaktøyer 16a og 16b er vesentlig identiske. Den kjente teknikk lærer generelt bruk av aluminium eller wolfram for kontaktøyene 16a og 16b, selv om ethvert egnet metall eller kombinasjon av metaller kan brukes. Elektriske kontakter 18a og 18b kan bli festet respektivt til kontaktøyer 16a og 16b, og tillater derved elektrisk kobling av enhver egnet ekstern spenningskilde til SCB-en. Alternativt kan kontaktøyer 16a og 16b bli direkte tilknyttet en trykt innkapsling eller lignende, og tillater derved den elektriske tilknytning av enhver egnet ekstern spenningskilde til SCB-en.

Under drift er den halvledende broinnretning ifølge foreliggende oppfinnelse elektrisk tilknyttet en ekstern spenningskilde som tilveiebringer et spenningspotensiale. Dielektrisk lag 15 virker som en isolator, og hindrer derved et spenningspotensiale fra å påføres over initiatorbro 14c. Som diskutert ovenfor, vil dielektrisk lag 15 bryte sammen eller brekke, og danne et elektrisk filament etter at en spenning (aktiveringsspenning) over Vth påføres over initiatorbro 14c i et tilstrekkelig tidsrom. Når dielektrisk lag 15 er brutt, det vil si et konduktivt filament er dannet, som strekker seg mellom kontaktøy 16a og pute 14a, vil spenningspotensialet påført over kontakter 18a og 18b forårsake strøm å flyte gjennom initiatorbro 14c. Når en strøm med tilstrekkelig intensitet er påført i et tilstrekkelig tidsrom, utbryter initiatorbro 14c med dannelse av et plasma, som vil tjene til å gi en varmekilde for bruk i for eksempel initierende energirike materialer pakket i kontakt med inititatorbro 14c.

Det vises nå til figur 3 og 4, hvor det er vist en halvledende broinnretning 10<1> ifølge en annen utførelse av foreliggende oppfinnelse, som har et elektrisk ikke-ledende substrat 12'. En elektriskledende halvieder 14, som er identisk med halvleder 14 i utførelsen i figur 1 og 2, og derfor ikke beskrives nærmere, er montert på substrat 12<1>, slik at en del av substrat 12' forblir eksponert. Et metallisert ledende lag 20 er montert på øvre og sideoverflåtene av rektangulær pute 14a, og strekker seg til og langs den eksponerte del av substrat 12'. Et dielektrisk lag 15<1> er montert på øvre overflate på konduktivt lag 20 innen område 20a. Område 20a er en del av konduktivt lag 20, som er montert direkte på substrat 12<1.> Dielektrisk lag 15<1> kan strekke seg til å dekke hele øvre overflate av område 20a. Et par metalliserte kontaktøyer 16a' og 16b (kontaktøy 16b er brutt bort i figur 4 for delvis å vise rektangulær pute 14b) overligger dielektrisk lag 15' og pute 14b, og i den illustrerte utførelse dekker øvre overflate av det samme.

Under drift gir halvledende broinnretning i figurene 3 og 4 integrert spenningsbeskyttelse tilsvarende innretningen i figurene 1 og 2. Dielektrisk lag 15 virker som en isolator og forhindrer derved et spenningspotensiale å påføres over initiatorbro 14c. Som diskutert overfor, vil dielektrisk lag 15 bryte sammen eller sprekke og danne et elektrisk filament etter at en spenning over Vth er påført over halvledende broinnretning 10 i et tilstrekkelig langt tidsrom. Når dielektrisk lag 15 er brutt, det vil si at et konduktivt filament er dannet, som strekker seg mellom kontaktøy 16a og pute 14a, vil spenningspotensiale påført over kon-taktene 18a' og 18b forårsake at strøm flyter gjennom initiatorbro 14c. Nærmere bestemt er veien for strømmen gjennom kontaktøy 16a<1>, det ledende filament dannet i dielektrisk lag 15', ledende lag 20, pute 14a gjennom initiatorbro til 14c til pute 14b og kontaktøy 16b. Når en strøm med tilstrekkelig intensitet påføres i en tilstrekkelig lang tidsperiode, utbryter initiatorbro 14c med dannelse av et plasma, som vil tjene til å tilveiebringe en varmekilde for bruk i for eksempel initierende energirike materialer pakket i kontakt med initiatorbro 14c.

Det vises nå til figurene 5 og 6, hvor det er vist en halvledende broinnretning 10" ifølge enda en annen utførelse av foreliggende oppfinnelse, med et elektrisk ikke-ledende substrat 12En elektrisk ledende halvieder 14, som er identisk med halvleder 14 i utførelsen i figurene 3 og 4 og derfor ikke blir beskrevet videre, er montert på substrat 12<1>, slik at en del av substrat 12' forblir eksponert. Et metallisert ledende lag 20' er montert på øvre og side-flatene av rektangulær pute 14a og strekker seg til en kort seksjon av den eksponerte del av substrat 12'. Et lokalisert n-dopet silisiumområde 22 av substrat 12', lokalisert på dens øvre overflate, strekker seg langs den eksponerte del av substrat 12', for å lede elektrisk til konduktivt lag 20' i område 20a<*.> Et dielektrisk lag 15' er montert på øvre overflate av n-dopet silisiumområde 22. Dielektrisk lag 15' kan strekke seg til å dekke hele øvre overflate av område 20a<1>. En del av både ledende lag 20' og pute 14a er delvis brutt bort i figur 6, for delvis å vise n-dopet silisiumområde 22. Et par med metalliserte kontaktøyer 16a<1 >og 16b (kontaktøy 16b delvis brutt bort i figur 6, for delvis å vise rektangulær pute 14b), ligger over dielektrisk lag 15<*> og pute 14b, og dekker i den illustrerte utførelse, hele øvre overflate av den samme.

Den halvledende broinnretning i figurene 5 og 6 gir integrert spenningsbeskyttelse og opererer på en måte som er lignende den til de halvledende broinnretningene i figurene 3 og 4. Når dielektrisk lag 15 brytes, det vil si det dannes et ledende filament som strekker seg mellom kontaktkøy 16a og pute 14a, vil det elektrisk potensiale påført over kontakter 18a' og 18b forårsake at strøm flyter gjennom inititatorbro 14c. Nærmere bestemt er veien for strømmen gjennom kontaktøy 16a', det ledende filament dannet i dielektrisk lag 15', det n-dopede silisiumområde 22, ledende lag 20, pute 14a gjennom initiatorbro 14c til pute 14b og kontaktøy 16b. Når en strøm av tilstrekkelig intensitet påføres i et tilstrekkelig tidsrom, utbryter initiatorbro 14c med dannelse av et plasma, som tjener til å tilveiebringe en varmekilde for bruk i for eksempel initierende energirike materialer pakket i kontakt med initatorbro 14c.

Utførelsene beskrevet ovenfor, som viser plassering av antisikringen på ett av polysilisium, metallisert lag eller silisiumsubstratet, er bare noen av de mulig spenningsbeskyttede halvledende brotenningsstrukturer som kan brukes med den hensikt å optimalisere de antisikringselektriske karakteristikker. Valg av laget til strukturen, på hvilken antisikringen er avsatt, kan påvirke noen potensielle påli-telighet sspørsmål relatert for eksempel til mikroujevnheter på polysilisiumoverflaten.

Spenningsbeskyttet SCB med ledningssjekk

Som bemerket ovenfor, er det ønskelig å være i stand til å overvåke kontinuiteten av SCB-innretningen i forskjellige punkter av dens produksjonssyklus, så vel som rett før bruk. For eksempel er kontinuitetsovervåkning ønskelig etter at SCB-innretningen er plassert i felten som del av en elektroeksplosiv innretning ("EED"), det vil si en initiator for eksplosive ladninger, og før EED-en er koblet til en avfyringsledning. Antisikringsstrukturen beskrevet ovenfor ville uten kontinuitetsovervåkende struktur tillate kontinuitetsovervåkning bare med høyfrekvent signal, som ved sin natur, ikke vil forplante seg meget langt gjennom standard totråds tilledninger, som typisk brukes i EED-sys-temer, spesielt for trådlengder som overskrider noen fot. Derfor er en høyfrekvent kontinuitetssjekk upraktisk for de fleste applikasjoner og en kontinuitetssjekk ved bruk av et likestrømselektrisk (DC) signal foretrekkes, og er i de fleste tilfelle den eneste brukbare måte.

Foreliggende oppfinnelse tilveiebringer to forskjellige fremgangsmåter for sikker og effektiv DC-kontinuitetssjekk av den høyspenningsbeskyttede SCB-innretning ifølge foreliggende oppfinnelse. Én er en smeltbar link, den annen er en høyverdimotstand, og begge plasseres parallelt med avfyringsledningen til SCB-innretningen.

Kontinnitetssjekkstroktur

Én konfigurasjon som vil forenkle en DC-kontinuitetssjekk av en SCB-innretning er en smeltbar link plassert parallelt med avfyringsledningen til SCB-innretningen. En smeltbar link er typisk et laveffekts, lavresistans metalli-seringslag avsatt på innretningen, slik som et tynt spor av aluminium. Ved å benytte den smeltbare link, kan kontinuiteten i avfyringsledningen testes uten strøm flytende gjennom avfyringsledningen til SCB-innretningen. Aluminiums - sporet er innrettet til å brytes, og derved å forårsake en

åpen krets av et DC-overvåkningsenerginivå med lav amplitude. Slik må amplituden av DC-overvåkningsstrømmen holdes under nivået, ved hvilket den smeltbare link vil brytes, og spenningen må opprettholdes under aktiveringsspenningen, det vil si spenningen, ved hvilken SCB-innretningen vil bli initiert. Den smeltbare link kan plasseres enten på bak-siden av SCB-innretningen, eller enklere, på toppflaten av SCB-innretningen. Den smeltbare link kan dekkes med et S102-passiviseringslag, om nødvendig, som i de tilfelle hvor SCB-innretningen brukes som del av en EED og er i kontakt med et energirikt materiale, slik som et primært eksplosiv, for eksempel blyazid, blystibnat eller lignende. Passiviseringslaget hindrer ethvert energirikt materiale som er i kontakt med den smeltbare link fra å bli initiert av enten overvåkningsstrømmen med lav amplitude eller en strøm med høyere amplitude, det vil si linkaktiverings-strømmen, som smelter den smeltbare link.

Et elektrisk kretsskjema er vist i figur 7, hvor en spenningsbeskyttet halvledende broinnretning 24 består av en halvledende broinnretning 26 koblet i serie med en dielektrisk antisikring 28. Det vil verdsettes at den spenningsbeskyttede halvledende broinnretning 24 kan bestå av enhver av utførelsene illustrert i figurene 1-6 eller enhver annen utførelse som setter antisikringsinnretning 28 i serie med avfyringsledning til den elektriske krets i innretningen. I figur 7 er avfyringsinnledning definert av veien ABEF, som omfatter elektriske ledere 30 og 32 over hvilke en kilde med elektrisk energi er koblet. En kontinuitetsovervåkningsgren ACDF er koblet i parallell med avfyringsledningen og omfatter en smeltbar link 34. Den smeltbare link 34 er fortrinnsvis et tynt spor av metall, fortrinnsvis aluminium, avsatt på substratet til halvledende broinnretning 26.

Karakteristikken av betydning til smeltbar link 34 er dens smeltestrømnivå, Ifo, som er definert som den minimale mengde strøm som behøves for å smelte elementet åpent. Strømnivåer under Ifo kan brukes for en kontlnuitetstest, hvor minimal varme genereres innen elementet. Strømnivåer lik med eller høyere enn Ifo betraktes som smeltestrømmer.

Ifo for en smeltbar link bestemmes av flere designparame-tere, hvor noen er: metallet som den smeltbare link er laget av, som bestemmer den elektriske resistivitet (<p>f) for å kontrollere elementets resistans Rf {pfLf/Acf) ; smelte-punktet (Tm) for å definere den nødvendige varmemengde for å smelte elementet; og den termiske konduktivitet av metall ved smelting (Km). Typiske metaller er aluminium (Al), gull (Au), kobber (Cu), krom (Cr).

Substratet, som den smeltbare link er avsatt på, kontrolle-rer graden av varmeoverføring bort fra den smeltbare link. Typiske materialer er silisium (Si), kvarts (Si02), glass og safir (Al203) .

De fysiske dimensjoner av den smeltbare link, det vil si lengde (Lj), bredde (Wf), tykkelse (Thf), som definerer elementets tverrsnitt Acf(WfXThf) for strømgjennomgang, over-flateareal Asf(LfxWf) for varmeledning inn i substratet, og volum Vf (LfXWfXThf) for totalt energibehov.

Den smeltbare link kan utformes til å smelte åpen ved en liten strømamplitude, slik som 0,1-0,5 ampere. Når overvåk-nings spenningen påføres, flyter den strømbegrensede over-våknings strøm gjennom den smeltbare link, fordi den andre gren av kretsen er effektivt blokkert av den kapasitive effekt av antisikringslaget og er derfor beskyttet til den ønskede spenning, typisk flere hundre volt. Derfor kan en enkel DC-kontinuitetssjekk brukes til å fastlegge kontinuiteten av den elektriske forbindelse til SCB-chipen.

Under drift, når spenningen økes til avfyringsspenningen, brytes den smeltbare link når strømmen øker over dens akti-veringsstrøm, og derved elimineres kontinuitetsover-våkningsgrenen av kretsen. SCB-avfyringsgrenen avfyres da normalt når antisikringen når sin aktiveringsspenning.

Smeltbare linker eller sikringer kan utføres som frittstående (rette eller viklede) tråder eller folier, og som tynnfilm på substrater, slik som substratene 12 eller 12<1> i utførelsene i figurene 1-6. Frittstående tråder og folier krever tykke, og derfor omfangsrike materialer, hvis lengde typisk måles i centimeter og med tverrsnitt på omtrent 100 kvadratmils. På tross av deres store størrelse sammenlignet med tynnfilmer er de sårbare og må inneholdes i glass- eller plastikkbeholdere.

På den annen side er tynnfilmsmeltbare linker elementer i mikrometerstørrelse, som er avsatt på flate substrater ved hjelp av fotolitografiteknikker, slik som de som benyttes i halvlederprosessering. Noen av substrattypene, som er kom-patible med tynnfilmsmeltbare linker, inkluderer standard silisiumråplater, glass- eller plastikkskiver, safir-substrater, keramikk eller andre flate overflater som er elektrisk isolerende. Imidlertid, det å fabrikkere smeltbare linker på standard silisiumsubstrater som har blitt oksidert tidligere og selektivt, gir fordelen av krets-integrasjon på samme chip. Evnen til å integrere en smeltbar link og halvlederkrets på samme chip har i seg selv den store fordel å redusere fremstillingskostnader, å øke pro-duksjonspålitelighet og reproduserbarhet, så vel som beskyttelse mot mekaniske skade. Den fleksible dimensjone-ring, som kan oppnås med fotolitografi, tillater en å ska-lere det smeltbare element opp eller ned for å justere dets resistans, mens den samme smeltestrøm opprettholdes.

I tillegg kan den tynnfilmsmeltbare link fabrikkeres av nesten ethvert metall basert på teknologi som er lett tilgjengelig fra halvlederindustrien. For eksempel kan standard fotolitografiske teknikker brukes til å definere geo-metrien av den smeltbare link, og tykkelsen av den smeltbare link kontrolleres under metallavsetning. I tillegg kan metallet i tynnfilmsmeltbare linker avsettes ved forskjellige andre velkjente teknikker inkludert fordampning, sputring, spraying, elektroplettering, kjemisk dampavset-ning og så videre.

Resistiv kontinuitetssjekk

Som et alternativ til en smeltbar link, kan en motstand med høy verdi brukes i parallell med SCB-avfyringsgrenen inne-holdende antisikring i kretsen, for å virke som et re-sistivt element, som kretskontinuiteten kan sjekkes med. Motstanden er fortrinnsvis integrert på SCB-substratet, selv om en separat diskret motstandskomponent kan brukes. Resistansverdien velges å være passende for den påtenkte bruker. For eksempel, for at den integrerte motstand skal være effektiv i EED-applikasjoner, må resistansverdien være stor nok (i størrelsesorden 100 kilo-ohm) til å holde strømmen, og derfor effektforbruket, lav nok til alltid å holde temperaturen i SCB-innretningen under selvtenningstemperaturen av det energirike materiale (for eksempel primært eksplosivt) som den er i kontakt med i den eksplosive innretning. Den påførte kontinuitetsovervåkningsspenning må selvfølgelig være under aktiveringsspenningen, det vil si spenning som SCB-en vil bli initiert ved. Aktiveringsspenning kan variere fra titalls volt til hundrevis av volt, avhengig av utformingen av den spenningsblokkerte SCB-innretning (SCB-innretningen i serie med antisikringsdie-lektrikum) og den påtenkte bruk av innretningen. Lavt ef-fektforbruk vil også redusere effekten av varme på den spenningsblokkerende ytelse av antisikringen, fordi erfa-ring viser at varme tenderer til å senke spenningsterskelen av slike antisikringsinnretninger.

En skjematisk elektrisk krets for en spenningsbeskyttet halvledende broinnretning inkludert en resistiv kontinuitetsovervåkningsgren av ACDF er vist i figur 8, som er identisk med figur 7, unntatt en motstand 36 er erstattet med den smeltbare link 34 i utførelsen i figur 7. Elemen-tene i figur 8, som er identiske med de i figur 7, er identisk nummerert og behøver ikke å beskrives videre, unntatt å bemerke at, som kretsen i figur 7 omfatter kretsen i figur 8 en avfyringsledning av ABEF og en kontinuitetsovervåkningsgren ACDF.

Plassering av motstanden kan enten være i silisiumlegemet i råplaten eller i polysilisiumlaget som inneholder SCB-en. Noen av fordelen til hver er diskutert nedenfor. Imidlertid er den foretrukne konfigurasjon for motstanden å være lokalisert i silisiumlegemet i råplaten. Dopingen av enten silisiumlegemet eller polysilisiumet kan kontrolleres for å gi en høy elektrisk resistans per kvadrat, slik at en høy-verdi motstand kan produseres på samme chip som SCB-en. Én utførelse bruker en slangeformet utførelse for å oppnå en høy motstand. Motstanden er koblet til den spenningsblokkerte SCB med n+ -type diffunderte kontaktputer med stort område, som demper dannelsen av ikke-lineære komponenter, slik som en Shottky-diode.

Et typisk utlegg for en spenningsblokkert SCB med en høy-verdi motstand, som kontinuitetssjekk, er vist i figur 9, hvor en halvledende broinnretning 38 er både høyspennings-beskyttet og har en kontinuitetsovervåkningsgren integrert. En halvledende broinnretning 38 omfatter et elektrisk ikke-ledende substrat 40, som kan være laget av egnede materialer, slik som silisiumdioksyd, silisiumnitrid og så videre. I en konstruksjon lignende eller identisk med den illustrerte, for eksempel i figurene 1 og 2, ses halvledende broinnretning 38 i plansnitt å omfatte et par metalliserte kontaktøyer 42a og 42b plassert på toppen av puter 44a og 44b av en polysilisiumhalvleder, puter 44a og 44b er tilkoblet av en initiatorbro 44c. Puter 44a, 44b og initiatorbro 44c er dannet av et integrert, enkelt stykke polysilisiumhalvleder. Ikke synlig i figur 9 er en antisikring dannet av et dielektrisk lag, tilsvarende dielektrisk lag 15 illustrert i figurene 1 og 2, og plassert mellom raetal-lisert kontaktøy 42a og pute 44a. Motstandskontaktputer 46a og 46b er elektrisk tilkoblet, henholdsvis metalliserte kontaktøyer 42a og 42b. Motstandskontaktputer 46a og 46b er sammenkoblet av et metallkoblingslag, slik som en alumini-umkobler, som strekker seg som en stripe eller spor av metall nedover substrat 40 via korridorer (passageways, ikke synlig i figur 9), som strekker seg gjennom substrat 40 til dens underside, heller ikke synlig i figur 9. Korridoren er foret med et egnet dielektrisk materiale for å hindre elektrisk kontakt mellom metallsporet, som strekker seg fra tilkoblingsputene og andre komponenter i innretningen. Me-tallforbindelseslaget kobler motstandskontaktputer 46a og 46b til motsatte ender av en ølangeformet motstand 48 dannet på undersiden av substrat 40. Høy resistivitet kan oppnås med nær reelle silisiumråplater, og en spesifikk verdi kan oppnås ved en lett konsentrasjon av dopingsioner, for å oppnå den påkrevde høye resistivitet per kvadrat. Dette kan også oppnås i standarddopede råplater ved motdoping med det motsatte ion {positive ioner for p-type råplater og vice versa) inntil den ønskede høye resistivitet er oppnådd. Som et alternativ til den illustrerte struktur, kan motstanden også lokaliseres i det samme polysilisiumlag som SCB-innretningen i stedet for i eller på substrat 40.

En av de potensielle fordeler ved å plassere motstanden i polysilisiumet er, at på grunn av at Si02-isolasjonslaget under polysilisiumet, kan motstanden fullstendig elektrisk isoleres fra det understøttende silisiumsubstrat. En annen potensiell fordel med å plassere motstanden i polysilisiumlaget er at polysilisiumlaget er dyrket udopet og kan let-tere dopes til en lav konsentrasjon av ioner enn silikon-legemet i standard dopede råplater. Den lave doping gir en høy resistivitet per kvadrat. Imidlertid er en stor fordel ved å plassere motstanden i silisiumlegemet i råplaten den overlegne varmeoverføringen ut av innretningen og inn i ho-vedkortet eller annen struktur (for eksempel figur 10 og dens beskrivelse nedenfor) på hvilken SCB-innretningen er montert, og derved minimalisering av varmeoppbygning. Påfø-ring av motstanden til silisiumsubstratlegemet er derfor en foretrukket konfigurasjon, hvis termiske forhold er ytterst viktige.

De halvledende brotenningsinnretninger ifølge foreliggende oppfinnelse blir fortrinnsvis benyttet som en komponent i en EED. En typisk EED er illustrert i figur 10 med en kon-vensjonell tenner 50 for eksplosiver omfattende et hovedkort 52, som definerer en koppformet fordypning 54 innehol-dende en eksplosiv ladning 56, som typisk omfatter et primært eksplosiv, slik som blyazid eller blystibnat. Plassert på bunnen av fordypning 54 er en halvledende broinnretning 58 laget i samsvar med foreliggende oppfinnelse og bestå-ende av metallisert kontaktøyer 60a og 60b med tenningsbro 62 plassert derimellom og i kontakt med eksplosiv ladning 56. Den halvledende broinnretning er sikret til bunnen av kopplignende fordypning 54 ved egnede midler, slik som et epoxy-lim 65, og metalliserte kontaktøyer 60a og 60b er koblet til elektriske ledere 64 ved respektive elektriske ledningstråder 66a og 66b, som hver har én ende trådbundet til én respektiv metallkontaktøy 60a og 60b, og den andre ende trådbundet til én respektiv elektrisk leder 64.

Eksempel

A. Spenningsblokkert SCB-tenningsinnretninger 38 produsert i konfigurasjonen vist i figur 9, ble for testformål montert på TO-46-hovedkort på måten illustrert i sammen-heng med tenneren 50 i figur 10, unntatt at energirikt materiale (korresponderende til eksplosiv ladning 56 i figur 10) ble sløyfet. Hver av de testede enheter 150 (figurene 11 og 12) inneholdt en SCB-tenningsinnretning 38 omfattende de følgende komponenter: a) En 0,5um tykk silisiumdioksydfilm som antisikrings-element (ikke vist i figur 9, men ekvivalent med dielektrisk lag 15 i figur 1)

b) Aluminium metallkontaktøyer (42a og 42b i figur 1)

c) Et polysilisiumlag (ikke vist i figur 9, unntatt initiatorbro 44c, men ekvivalent med polysilisiumhalvleder 14 i figur 1; 44c i figur 9 er ekvivalent med 14c i figur 1), og

d) En 15.000 ohm motstand {slangeformet motstand 48 i figur 9) koblet i parallell med den spenningsblokkerte

avfyringsledhing. Den siste er utstyrt med metalliserte kontaktøyer (42a og 42b i figur 9), det dielektriske lag (ekvivalent med 15 i figur 1) og polysili-siumhalvlederlaget (ekvivalent med 14 i figur 1) Testeenhetene ble elektrisk testet for hver av en kapa-sitiv utladningstest (10 pF), en stigende DC-spenningstest, en resistansstrøm versus stigende DC-spenningstest, og en AC-spenningstest (120 volt og 60

Hertz).

B. Kapasitive utladningstester ble utført ved bruk av en første testkrets 68 illustrert skjematisk i figur 11 og omfattende en 600 volt, en 100 pF kondensator 70, en vippebryter 72, et oscilloskop 74 og en høyspennings-, likestrømsteststrømforsyning (DC) 76, som er variabel fra 0 til 400 volt. Testenheten 150 ble koblet inn i kretsen via elektriske ledere korresponderende til elektriske ledere 64 i figur 10. Under testen ble en nedbrytningsspenning på 200+/-20 volt oppnådd for anti-sikringselementet (ekvivalent til dielektrisk lag 15 i figur 1). Spenning på kondensatoren ble økt i trinn på 10 volt innen området fra 150 til 250 volt. I dette sce-nario ble ingen betydelig rolle utøvd av parallell mot-standskontinuitetsovervåkningsgrenen siden spenningen levert til antisikringen var øyeblikkelig, og motstanden konsumerte ikke noen betydelig energimengde.

C. Økende DC-spenningstester ble utført ved å koble den høyspente DC-strømforsyning 76 i figur 11 direkte til de elektriske ledere i den testede enhet 150 (korresponderende til de elektriske ledere 64 i figur 10) og over-våkning av resultatene med oscilloskopet 74. Testing

viste at den spenningsbeskyttede SCB ble avfyrt konsistent på 200+/-20 voltnivået for en inngangsspenning som ble økt manuelt med en hastighet på 30 volt per sekund

eller høyere. Dette var konsistent med resultatene oppnådd fra den kapasitive utladningstest i del B. Imidlertid, for spenningsstigninger på omtrent 15 volt per sekund eller lavere, viste den spenningsbeskyttede SCB

noen elektriske ustabiliteter ved omtrent 160 volt som

.førte til en for tidlig funksjon av innretning ved litt lavere spenninger, i området fra 160 til 180 volt. Dette antas å være en konsekvens av varme generert av parallellmotstanden. Varme fremmer diffusjon av aluminium i den dielektriske film av Si02/ som deretter reduserer den effektive tykkelse av den opprinnelige 0,5 fim tykke dielektriske film. D. Tester av resistansestrøm versus økende DC-spenning ble utført ved å koble, som vist i figur 12, DC-høyspen-ningskraftforsyningen 76 og et amperemeter 78 i serie med den testede enhet 150 i en andre testkrets 80 som omfatter oscilloskopet 74. Testing med kontinuerlig spenninngsovervåkning ble utført på de spenningsblokkerte SCB-innretninger. I denne test ble spenning påført i en økende spenningsmodus med hvert spenningstrinn varende i 1 minutt, og med spenningstrinn på 10 volt innen området fra 60 til 160 volt. Hensikten med ettminuttsintervallene mellom økning av spenningen i hvert spenningstrinn var å tillate temperaturstabilise-ring av den halvledende tenningsinnretning 38 i test-enhet 150 på hver spenning. Data ble slik tilveiebragt på resistansverdien på parallellmotstanden (ekvivalent til motstand 36 i figur 8) i den halvledende tenningsinnretning 38 som en funksjon av den påførte spenning. Det overordnede resultat fra disse tester indikerer at de testede enheter kunne motstå 140 volt DC i en kontinuerlig modus på mer enn 12 timer uten fysisk og/eller elektrisk degradering av de testede enheter.

Elektriske parametere, spenning og strøm av den spenningsbeskyttede SCB ble overvåket under denne test. Slik ble resistansen av moststanden (korresponderende til motstand 36 i figur 8) og effekt beregnet som en funksjon av påført spenning. Den elektriske hovedkarakte-ristikk som ble observert var at paralleiImotstanden (korresponderende til motstand 36 i figur 8) endret sin verdi fra opprinnelig 15.000 ohm ved 0,5 volt til om-trentlig en toppverdi på 150.000 ohm ved ett hundre volt, og så falt til omtrent 100.000 ohm ved 140 volt. Effekttap var mindre enn 0,2 watt ved 140 volt.

Denne dynamiske elektriske oppførsel av motstanden er ansvarlig for de eksellente kontinuitetsresultater og spenningsbeskyttelsen oppnådd ved addering av den høyim-pedante parallelImotstand (korresponderende til motstand 36 i figur 8) til den spenningsbeskyttede SCB-tenningsinnretning 38 (figur 9). Med andre ord er reaksjonen av parallellmotstanden til en kontinuerlig økende strøspenning å øke resistansen gitt av motstanden på grunn av den lille mengde varme generert innen SCB-chipen. Selv-følgelig vil det verdsettes av fagfolk på området at jo større SCB-chipens størrelse er, desto bedre vil dens evne være til å spre varme.

E. I AC-spenningstesten ble de testede enheter 150 gjenta-gende ganger plugget inn i og tatt ut av en 120 volt, 60 Hertz AC-kontakt koblet til det ekvivalente av elektriske ledere 64 i figur 10. Ingen fysisk eller elektrisk skade på de testede enheter 150 ble observert. De testede enheter ble også forlatt plugget inn i AC-uttaket uten noen merkbar degradering.

Claims (11)

1. Halvledende brotenningsinnretning (10) med beskyttelse mot funksjon ved spenninger under en forhåndsvalgt terskelspenning, hvor tenningsinnretninger definerer en elektrisk krets og er karakterisert ved: a) et substrat (12) laget av et ikke-ledende materiale b) et polysilisiumlag (14) plassert på substratet (12) og dimensjonert og konfigurert til å ha første og andre puter (14a og 14b) med en spalte derimellom som overkobles av en initiatorbro (14c), som knytter sammen første og andre puter, idet broen (14c) er slik dimensjonert og konfigurert at passering av en elektrisk strøm gjennom den med valgt karakteristikk utløser energi i broen c) første og andre metalliserte kontaktøyer (16a og 16b) plassert i elektrisk ledende kontakt med, henholdsvis første og andre puter (14a og 14b), for å definere en avfyringsgren i den elektriske krets omfattende første og andre metalliserte kontaktøyer (16a og 16b), første og andre puter (14a og 14b) og broen (14c) d) et dielektrisk materiale (15) med nedbrytningsspenning lik terskelspenningen og innskutt i serie med avfyringsgrenen i den elektriske krets, hvorved kretsen bare kan lukkes ved påføring av et spenningspotensiale som er minst så stort som terskelspenningen

2. Tenningsinnretning ifølge krav 1, karakterisert ved at det dielektriske materiale er et dielektrisk lag (15) innskutt mellom polysilisiumlaget (14) og den første metalliserte kontaktøy.

3. Tenningsinnretning ifølge krav 2, karakterisert ved at den første metalliserte kontaktøy (16a) er plassert fjernt fra den første pute (14a) og på det dielektriske lag (15), og det dielektriske lag er elektrisk koblet til den første pute (14a) av et ledende lag (14).

4. Tenningsinnretning ifølge krav 3, karakterisert ved at den videre omfatter et dopet silisiumområde av substratet plassert mellom det dielektriske lag (15) og det ledende lag (14) og som gir en elektrisk forbindelse derimellom.

5. Tenningsinnretning ifølge et av kravene 1-4, karakterisert ved at polysilisiumlaget (14) er dopet.

6. Tenningsinnretning ifølge et av kravene 1-4, karakterisert ved at den elektriske krets videre omfatter en kontinuitetsovervåkningsgren omfattende en smeltbar link (34) koblet i parallell til avfyringsgrenen, idet den smeltbare link (34) er dimensjonert og konfigurert til å brytes ved en strømstyrke over den valgte overvåkningastrømstyrke, og om overvåkningsstrømstyrken overskrides vil den smeltbare link brytes og åpne overvåk-ningsgrenen.

7. Tenningsinnretning ifølge krav 6, karakterisert ved at den smeltbare link (34) omfatter en tynn film smeltbar link.

8. Tenningsinnretning ifølge et av kravene 1-4, karakterisert ved at den elektriske krets videre omfatter en kontinuitetsovervåkningsgren omfattende en motstand (36) koblet parallelt med avfyringsgrenen, idet motstanden har en resistansverdi stor nok til å redusere strømmen gjennom avfyringsgrenen i den elektriske krets til et nivå, hvor temperaturen til den halvledende broinnretning (10) forblir under en forhåndsvalgt temperatur.

9. Tenningsinnretning ifølge krav 8, karakterisert ved at den omfatter en elektroeksplosiv innretning (50) og er plassert i kontakt med et energirikt materiale (56), og hvor den forhåndsvalgte temperatur er selvtenningstemperaturen til det energirike materiale (56) .

10. Tenningsinnretning ifølge krav 8, karakterisert ved at motstanden (36) omfatter et dopet segment av polysilisiumlaget (14) i innretningen .

11. Tenningsinnretning ifølge krav 8, karakterisert ved at motstanden (36) omfatter et dopet segment av det ikke-ledende substrat.