SE515004C2 - Seriekoppling av aktiva halvledarkomponenter och förfarande för att seriekoppla aktiva halvledarkomponenter - Google Patents

Description

70 75 20 25 30 515 004 kringkoppling, så att höga spänningar kan styras till en lägre kostnad.

Ovannämnda ändamål med uppfinningen har uppnåtts genom att från en halvledarkomponent uttages en spänning som direkt tillföres en styrande ingång på den efterföljande halvledar- förväg bestämd komponenten, vilken spänning läses vid en i högsta nivå.

Enligt en föredragen utformning av uppfinningen är halvledar- komponenten en transistor med flytande metallkontakterade skyddsringar, varvid spänningen uttages från en av dessa skyddsringar.

Ett vanligt sätt att avsluta en högspänd halvledarkomponent är att använda sig av de ovan nämnda flytande metallkontakte- rade skyddsringarna, och den principiella uppbyggnaden av den yttre delen av en sådan transistor är visad i Fig. 2, där även utarmningsområdet av en transistor är inritat i form av en kurva och den aktiva delen är belägen till vänster. Då spänningen ökar över den aktiva delen av transistorn kommer fran1 till den utarmningsområdet vid en spänning V1 att nå första skyddsringen som då kommer att anta spänningen V1, vid spänningen V2 har utarmningsområdet nått fram till den andra skyddsringen som då antar spänningen V2 osv. En av de sista skyddsringarna har potentialen Vfl och denna potential kommer såsom beskrives närmare här att utnyttjas i uppfinningen, nedan.

Uppfinningen kommer nu att beskrivas i form av ett icke be- gränsande utföringsexempel, med hjälp av en ritningsfigur. På ritningen visar Fig. 1 ett exempel på en tidigare känd kopp- ling, Fig. 2 den principiella uppbyggnaden av den yttre delen G VÄNSOKNQBWBDÜSZSE-u' DOC. ZUOO-l 1-23 10 75 20 25 30 515 004 av en transistor, och Fig. 3 en koppling i enlighet med upp- finningen.

I Fig. 3 visas således ett exempel på en koppling i enlighet med uppfinningen, närmare bestämt visande ett antal schema- tiskt åskádliggjorda seriekopplade transistorer T1, T2, T3, T4 spänningen över Tn. Med A betecknas referenspunkten för kretsen, vanligen jord, och med B anslutningen för spänningen i andra änden av seriekopplingskretsen.

Vid en seriekoppling av transistorer i enlighet med uppfin- ningen är lämpligen alla utom den första, T1, av utarmnings- typ, dvs. den är normalt på med O V på styret i förhållande till emittern, och med en negativ spänning på styret belopps- mässigt större än tröskelspänningen Vt är transistorn av. Den första transistorn i kopplingen, TU kan antingen vara av utarmningstyp eller anrikningstyp. Det senaste är det vanli- gaste då transistorn då normalt är av och kan styras på med en +5V logiksignal på styret, S1. Spänningen på styret av den andra transistorrl V52 ges av* en spänning som tas från den Vkl, på första transistorn och följer kollektorspänningen, denna transistor. När spänningen Vu uppnår ett värde Vf låses styret på den andra transistorn vid detta värde. När Vu sedan ökar ytterligare kommer den andra transistorn att stängas av då VU - Vf är större än Vt, tröskelspänningen hos utarmnings- öka över den andra transistorn. Spänningen kommer då att transistorn T2 som i sin tur kommer att stänga av den tredje transistorn T3, och på motsvarande sätt sker sedan kedjereak- tionen genom hela seriekopplingskretsen till den sista tran- sistorn Tn.

Från varje transistor T1, T2, Th Tq W Tnerhålles på utgången, kollektorn, en kollektorspänning VM, VÜ, Vky \@4, Vm, där G \ANSOKN98\980082SE-lf DOC. 2000-! l-23 70 75 20 25 30 515 ÛÛ4 Vm är lika med den utgående spänningen över den seriekopplade kretsen. Till styret på respektive transistor kan kopplas en styrspänning. För den första transistorn i kretsen, T1, kan påläggas en yttre spänning S1, och till styret på de övriga transistorerna T2, T3, T4 W Tn kan påläggas en spänning Vä, V53: V54: Vsn- Det väsentligt nya med uppfinningen är således att en spän- Vm tas ut från en föregående transistor Vs3/ Vsfl r . Tnfi för att tillföras på styret på den efter- ning Vfl, Ti; Tz, Ta, T4 följande transistorn T2, T3, T4 W Tn. Detta àstadkommes enligt en föredragen utformning av uppfinningen genom att i respek- tive transistor en av de sista skyddsringarna med potentialen Vf genom en yttre förbindning är ansluten till styret på nästa transistor, som då kommer att stängas av när spänningen ökat till Vf + Vt, och på detta sätt byggs spänningen upp stegvis över de seriekopplade transistorerna. Den yttre för- bindningen kan åstadkommas genom att en bondtråd anslutes mellan den aktuella skyddsringen hos en transistor och styret på den efterföljande transistorn. En sådan bondtråd kan också vara indirekt ansluten, t.ex. via ett kretskort, mellan den aktuella skyddsringen hos en transistor och styret på den efterföljande transistorn. Genom att ringspänningen hos oavsett hur skyddsringen är oberoende av kollektorspänningen, mycket den senare än ökar, erhålles en konstant spänning Vs som kan tillföras till styret på den efterföljande transis- torn.

För att undvika risken för självsvängningar i systemet kan eventuellt ett motstånd vara inkopplat i serie med bondtrà- den.

G \ANSOKN98\980082SE-tr DOC. 2900-! 1-23 515 0-04 Genom uppfinningen har âstadkommits ett enkelt sätt att se- riekoppla halvledarkomponenter för högspänningsändamål, och som ger ett mycket snabbt omkopplingsförlopp från aktivt till inaktivt, och vice versa. Kopplingsförfarandet enligt uppfin- ningen kan användas för alla typer av halvledare med minst tre terminaler.

G:\ANSOKN98\980082SE-u'.DOC. 2000-11-23

Claims (10)

70 75 20 25 30 515 004* Patentkrav

1. Förfarande för seriekoppling av aktiva halvledarkomponen- k ä n n e t e c k n a t av att Tn-1) som direkt tillföres en styrande (T2, Ta, T4 ~~ ter med minst tre terminaler, (Tl, Tg, T3, T4 uttages en från en halvledarkomponent Vs3r V54: - Vsn) spänning (Vä, ingång på den efterföljande halvledarkomponenten Tn), vilken spänning låses vid en i. förväg bestämd högsta nivå. av att

2. Förfarande enligt krav 1, k ä n n e t e c k n a t (V52: Vs3r Vs4r -- Vsn) halvledarkomponenten (T1, T2, T3, T4." uttages från en skyddsring hos Tn-l) - spänningen av att Tn-l) medelst en förbindning anslutes till den styrande ingången på k ä n n e t e c k n a t (T1, T2, Ta/ T4

3. Förfarande enligt krav 2, skyddsringen hos en halvledarkomponent den efterföljande halvledarkomponenten (T2, T3, T4 N Tn).

4. Förfarande enligt krav 3, k ä n n e t e c k n a t av att förbindningen är en bondtrâd soul är direkt eller indirekt till den efterföljande styrande ingången på den (TZ/ T3/ Tll Tu) - ansluten halvledarkomponenten av att

5. Förfarande enligt krav 4, k ä n n e t e c k n a t ett motstånd kopplas i serie med bondtràden.

6. Koppling för seriekoppling av aktiva halvledarkomponenter av att en (TZI med minst tre terminaler, k ä n n ett e c k n a d styrande ingång på en efterföljande halvledarkomponent T3, T4 M Tn) är ansluten för direkt tillförande av en spänning (Vy, Vä, Vw, . Vw) uttagen från den föregående halvledarkom- ponenten (T1, T2, T3, T4 Tml), vilken spänning är låst vid en i förväg bestämd högsta nivå. G MNSOKNWWSOOSZSE-u DOC. 2000-11-23 70 75 515 004

7. Koppling enligt krav 6, k ä n n e t e c k n a d av' att (Vs2/ - Vsn) hos den föregående halvledarkomponenten U- är uttagen från en skyddsring (Tlr TZI TB! Tf] Tn- spänningen Vä, VM, av att (Ti, T2,

8. Koppling enligt krav 7, k ä n n e t e c k n a d skyddsringen hos den föregående halvledarkomponenten T3, T4 TW4) medelst en förbindning är ansluten till den styrande ingången hos den efterföljande halvledarkomponenten (Tz, Ta] TQ u. n

9. Koppling enligt krav 8, k ä n n e t e c k n a d av att förbindningen är en bondtråd som är direkt eller indirekt till den styrande ingången pà den efterföljande (TZI TB: Til Tn) - ansluten halvledarkomponenten

10. Koppling enligt krav 9, k ä n n e t e c k n a d av att ett motstånd är kopplat i serie med bondtråden. G \ANSOKN98\9BO082SE-Ir. DOC. 2000-1 l-23