NL8001719A - Tweepolige, op te hoge stroom reagerende beschermingsinrichting. - Google Patents
Tweepolige, op te hoge stroom reagerende beschermingsinrichting. Download PDFInfo
- Publication number
- NL8001719A NL8001719A NL8001719A NL8001719A NL8001719A NL 8001719 A NL8001719 A NL 8001719A NL 8001719 A NL8001719 A NL 8001719A NL 8001719 A NL8001719 A NL 8001719A NL 8001719 A NL8001719 A NL 8001719A
- Authority
- NL
- Netherlands
- Prior art keywords
- thyristor
- voltage
- layer
- integrated
- current
- Prior art date
Links
Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
- H02H—EMERGENCY PROTECTIVE CIRCUIT ARRANGEMENTS
- H02H3/00—Emergency protective circuit arrangements for automatic disconnection directly responsive to an undesired change from normal electric working condition with or without subsequent reconnection ; integrated protection
- H02H3/08—Emergency protective circuit arrangements for automatic disconnection directly responsive to an undesired change from normal electric working condition with or without subsequent reconnection ; integrated protection responsive to excess current
- H02H3/087—Emergency protective circuit arrangements for automatic disconnection directly responsive to an undesired change from normal electric working condition with or without subsequent reconnection ; integrated protection responsive to excess current for DC applications
-
- H—ELECTRICITY
- H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- H10D—INORGANIC ELECTRIC SEMICONDUCTOR DEVICES
- H10D84/00—Integrated devices formed in or on semiconductor substrates that comprise only semiconducting layers, e.g. on Si wafers or on GaAs-on-Si wafers
- H10D84/60—Integrated devices formed in or on semiconductor substrates that comprise only semiconducting layers, e.g. on Si wafers or on GaAs-on-Si wafers characterised by the integration of at least one component covered by groups H10D10/00 or H10D18/00, e.g. integration of BJTs
-
- H—ELECTRICITY
- H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- H10D—INORGANIC ELECTRIC SEMICONDUCTOR DEVICES
- H10D88/00—Three-dimensional [3D] integrated devices
- H10D88/101—Three-dimensional [3D] integrated devices comprising components on opposite major surfaces of semiconductor substrates
-
- H—ELECTRICITY
- H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- H10D—INORGANIC ELECTRIC SEMICONDUCTOR DEVICES
- H10D89/00—Aspects of integrated devices not covered by groups H10D84/00 - H10D88/00
- H10D89/60—Integrated devices comprising arrangements for electrical or thermal protection, e.g. protection circuits against electrostatic discharge [ESD]
Landscapes
- Emergency Protection Circuit Devices (AREA)
- Thyristors (AREA)
- Power Conversion In General (AREA)
- Protection Of Static Devices (AREA)
Description
N.0.28.780 < Tweepolige, op te hoge stroom reagerende heschermingsinrichting
De uitvinding heeft betrekking op een tweepolige, op te hoge stroom reagerende heschermingsinrichting bestemd om aangebracht te worden in een stroom voerende geleider.
In telefoonapparatuur bijvoorbeeld en in andere, een lage 5 stroom voerende apparatuur bestaat er behoefte aan een op een te hoge stroom reagerende heschermingsinrichting die goedkoop en eenvoudig is en die in tegenstelling tot bijvoorbeeld smeltveiligheden opnieuw in bedrijf gesteld kan worden direct na beëindiging van de te hoge stroom zonder dat daarvoor een herstelhandeling noodzakelijk 10 is.
De uitvinding heeft nu ten doel een dergelijke op een te hoge stroom reagerende heschermingsinrichting te verschaffen. Aan deze doelstelling wordt voldaan bij een tweepolige op een te hoge stroom reagerende heschermingsinrichting die aangesloten moet worden in 15 een stroom voerende geleider, welke volgens de uitvinding wordt gekenmerkt, doordat voorzien is in een normaal geleidende thyristor met uitschakelmiddelen en spanning detecterende organen voor het detecteren van de spanning over de thyristor welke organen, wanneer de genoemde spanning een vooraf bepaald niveau overschrijdt, kort-20 sluitelementen beïnvloeden voor het uitschakelen van de thyristor door ten minste een van de injecterende PN-juncties van de thyristor kort te sluiten.
De uitvinding zal in het volgende nader worden verduidelijkt aan de hand van de in de figuren weergegeven uitvoeringsvoorbeelden. 25 Fig. 1 toont een equivalent schema opgesteld met symbolen voor discrete componenten, van een op te hoge stroom reagerende bescher-mingsinrichting volgens de uitvinding.
Pig. 2 toont de stroom-spanning-karakteristiek van de bescher-mingsinrichting.
30 Pig. 3 toont in vereenvoudigde vorm de fundamentele constructie en de functie van de heschermingsinrichting.
Pig. 4 toont in meer detail de constructie van de beschermings-inrichting.
Pig. 5 toont schematisch een andere uitvoeringsvorm van een 35 heschermingsinrichting volgens de uitvinding, vervaardigd in een planaire techniek.
Pig. 1 toont een equivalent schema van een op te hoge stroom BAD ORIGINAL Λ 8001719 2 reagerende beschermingsinrichting volgens de uitvinding. Het gaat om een tweepolige beschermingsinrichting die bestemd is om aangebracht te worden in een geleider, bijvoorbeeld een geleider die loopt naar een tegen een te hoge stroom te beschermen apparaat.
5 Voor dit doel heeft de beschermingsinrichting twee aansluitingen Δ en B. Tussen deze aansluitingen zijn de twee hoofdcomponenten van de beschermingsinrichting gepositioneerd, namelijk de anti-parallel aangesloten thyristors Tg en Ty. Tijdens het niet gestoorde bedrijf zijn deze thyristoren geleidend, waarbij Tg geleidt in de 10 stroomrichting Δ-Β en Ty geleidt in de tegengestelde stroomrichting, en de thyristoren een lage spanningsval vertonen wanneer ze in geleiding verleren en de normale bedrijfsstroom voeren. Elke thyristor is voorzien van een stuurschakeling.
Be stuurschakeling voor de thyristor Tg is voorzien van een 15 diode Bg^ en een weerstand Hg^, welke in serie zijn aangesloten tussen de anode van de thyristor en de stuuraansluiting ervan.
Be weerstandswaarde van de weerstand is zodanig gekozen dat de thyristor een stuurstroom krijgt toegevoerd van voldoende waarde zodra de anodespanning positief wordt, waardoor de thyristor wordt 20 ontstoken en er stroom kan lopen bij een lage spanningsval.
Tussen de stuurelektrode en de kathode van de thyristor is een normaal niet geleidende veldeffect-transistor Fg van het MOSFET-type aangebracht. Be stuurelektrode van de transistor is verbonden met de anode van de thyristor via een weerstand Eg2 en 25 twee in serie geschakelde dioden Bg2 en Bg^ en de diode Bg^ .
Een beschermende diode Zg van het Zener diode type is aangesloten tussen de stuurelektrode van de transistor en de stuurelektrode van de thyristor waarmee wordt voorkomen dat de stuurspanning van de transistor hoger wordt dan de Zener spanning van de diode.
30 Be weerstand Rg2 heeft een waarde die zodanig gekozen is dat de stroom wordt begrensd tot een onge-mrlijke waarde indien de diode Zg geleidt.
Be stuurschakeling van de thyristor Ty is identiek aan de stuurschakeling van de thyristor Tg met als enig verschil dat de 35 componenten in de figuur nu zijn aangeduid met de indices "V" in plaats van "H".
Een "transistorgedeelte" TH is parallel geplaatst aan de thyristoren. Bit transistorgedeelte is zodanig ontworpen dat de minder-heidsladingsdragers in een basislaag van de thyristor worden afgeleid, 40 welk aantal minderheidsladingsdragers toeneemt bij toenemde thyris- BADOR,GT00 1719 3 torstroom (hetgeen in het onderstaande nog ter sprake komt). Dit resulteert in een gereduceerde stroomversterking in de ene transistor-sectie van de thyristor en een spanningval over de geleidende thyristor die snel toeneemt hij stromen hoven een bepaalde waarde. Als 5 de spanning over de thyristor gelijk wordt aan de som van de spanningsvallen over de drie, in geleiding verkerende dioden (bijvoorbeeld D^ , en Dg^) en dremPelspanning van de MOS-transistor (F_) dan komt de transistor in geleiding. De stuur-
II
elektrode van de thyristor wordt dan kortgesloten met de kathode 10 van de thyristor en de thyristorstroom wordt geshunt langs de injecterende kathode-emitter-junctie van de thyristor waardoor de totale stroomversterking van de thyristor wordt gereduceerd in dusdanige mate dat de thyristor dooft.
Een conventionele thyristor heeft een spanningsval in de ge-15 leidende toestand die langzaam ongeveer evenredig toeneemt met de stroombelasting. De spanning over een dergelijke thyristor is derhalve een onnauwkeurige maat voor de thyristorstroom en wanneer een dergelijke thyristor wordt gebruikt in een op te hoge stroom reagerende beschermingsinrichting volgens de uitvinding dan is het 20 moeilijk om een zeer gedefinieerd uitschakelstroomniveau te verkrijgen. Volgens een voorkeursuitvoeringsvorm van de uitvinding is de thyristor daarom voorzien van elementen die zorgen voor een snelle toename van de spanningsval in de geleidende toestand van de thyristor bij het stroomniveau waarbij de beschermingsinrichting moet 25 reageren. Deze elementen kunnen bestaan uit de in het bovenstaande genoemde transistor-sectie TE of kunnen op een andere wijze worden uitgevoerd.
Fig. 2 toont de stroom-spanning-karakteristiek van de beschermingsinrichting volgens de uitvinding. Het eerste kwadrant van het 30 diagram geldt bijvoorbeeld wanneer de thyristor T^ geleidend is en het derde kwadrant geldt wanneer de thyristor T^ geleidend is.
Bij toenemende stroom I zal de spanning TJ over de thyristor aanvankelijk relatief langzaam toenemen. Wanneer I de grenswaarde Imax van de beschermingsinrichting nadert dan zal de thyristorspanning U 35 steeds sterker toenemen vanwege het ladingdragers afleidende effect van de thyristorsectie TE. Als de stroom de waarde I γ heeft bereikt en de spanning heeft de waarde bereikt dan zal de thyristor op de in het bovenstaande reeds beschreven wijze worden gedoofd omdat de transistor (F_) in geleiding komt. De thyristorstroom neemt ü 40 af tot een zeer lage waarde (de sperstroom door de thyristor), ter- BAD ORIGINAL _ 8001719 4 wijl de spanning ïï toeneemt tot een waarde die wordt bepaald door de schakeling waarin de beschermingsinrichting is opgenomen. De thy-ristoren in de beschermingsinrichting zijn zodanig gedimensioneerd dat hun doorslagspanning met een ge schikt<imarge ligt boven de 5 hoogste spanning waaraan de beschermingsinrichting naar verwacht kan worden blootgesteld in de schakeling of de apparatuur waarvoor de beschermingsinrichting is ontworpen.
Fig. 3 toont hoe de twee thyristoren Tg en T^. en de transistor-sectie TE gevormd zijn in een plaat halfgeleidermateriaal, bij voor-10 keur silicium. De plaat heeft een aanvankelijke dotering van het N-type en dit N-gedoteerde gedeelte 1 van de plaat vormt de N-basis van de thyristoren en van de transistorsectie. Centraal aan het bovenvlak van de plaat is een P-gedoteerde laag 12 aangebrachfc met aan de binnenzijde ervan een P+-gedoteerde laag 11. Rond deze lagen 15 is een ringvormige laag 14 van het P-geleidingstype aangebracht met daarbinnen een ringvormige laag 13 met N+-dotering. Aan de onderzijde van de plaat zijn de lagen 21-24 op dezelfde wijze aangebracht als de lagen 11-14 aan de bovenzijde van de plaat. De lagen 11 en 13 zijn verbonden met de aansluiting A en de lagen 21 en 23 zijn ver-20 bonden met de aansluiting B.
Met de "P+-gedoteerde" laag (de P+-geleidende laag) wordt bedoeld een laag met een sterkere dotering dan een "P-gedoteerde”laag (P-geleidende laag) en een corresponderende opmerking kan gemaakt worden voor de "N+-gedoteerde" laag en de "N-ge do teerde" laag.
25 De thyristor Tg wordt gevormd door de lagen 11, 12, 1, 24 ©n 23. Als de thyristor geleidt dan loopt er een laterale stroom door de laag 1 van de laag 12 naar de laag 24» welke met een ononderbroken pijl in de figuur is aangegeven. Deze stroom wordt hoofdzakelijk gevormd door minderheidsladingsdragers die van de laag 12 worden 30 geïnjecteerd in de laag 1 , dat wil zeggen in dit geval gaten.
De transistorsectie TE bestaat uit de lagen 11, 12, 1, 22, 21 en is dus van het PNP-type. Bij een lage stroom door de thyristor T„ is de onderste PN-junctie (tussen de lagen 22 en 1) van de ü tmnsistorsectie niet geblokkeerd of licht injecterend. Geen of 35 slechts weinig gaten, geïnjecteerd van de laag 12 in de laag 1, worden dan door de junctie opgezogen. Als de stroom door de thyristor toeneemt dan zal de spanningsval daarover toenemen en als gevolg van deze toenemende spanning zal er een toenemende omgekeerde blokkeerspanning ontstaan over de junctie 1-22, waardoor een toe-40 nemend deel van de in de laag 1 geïnjecteerde gaten wordt opgezogen badob,gin^001719 5 (aangeduid met de stippellijn-pijlen in de figuur). De stroom- versterking van de PNP-sectie van de thyristor neemt dan af en de thyristor wordt minder verzadigd, waardoor de spanning over de thyristor verder wil toenemen. Dit resulteert in een snelle toe- 5 name van de thyristorspanning zoals getoond is in fig. 3 waarbij de stroom de limietwaarde I benadert.
max . De limietwaarde I kan worden ingesteld door een geschikte keuze van de ladingsdragerlevensduur in de laag 1 aan de hand van de inwendige straal van de omringende P-laag 14 en de dikte van de 1 0 N-laag 1.
Omdat de laag 11 met sterke injectie centraal in de plaat is gepositioneerd wordt een in hoofdzaak lateraal werkende ENP-transistorsectie van de thyristor verkregen en dit resulteert in de in het bovenstaande beschreven werkingsmodus.
15 De thyristor bestaat uit de lagen 21, 22, 1, 14» 13 en werkt opeen wijze die correspondeert met hetgeen in het bovenstaande beschreven is voor de thyristor T^.
Een op te hoge stroom reagerende beschErmingsinrichting van het bovengenoemde type, bijvoorbeeld bestemd voor telefoonapparatuur, 20 kan worden geconstrueerd voor een limietstroom van bijvoorbeeld 200-400 mA en een doorslagspanning van 1000 Y of meer. De uit-schakelspanning (ïï^ in fig. 2) kan ingesteld worden op een geschikte waarde van bijvoorbeeld een of enkele volts door het kiezen van het aantal diodes dat in serie geschakeld is met de weerstand (Ry?) 25 in fig. 1 . Fig. 1 toont twee dioden D^g en D^ (Ey2 en V* maar dit aantal kan zowel groter als kleiner worden gekozen.
De op een te hoge stroom reagerende beschermingsinrichting volgens de uitvinding is zeer snel gebleken en onderbreekt bij een te hoge stroom binnen 10 tot 30/ns.
50 Als aan een apparaat een te hoge spanning wordt aangeboden dan resulteert dit over het algemeen in een te hoge spanning in de geleider of geleiders waarop de te hoge spanning staat. Een op een te hoge stroom reagerende beschermingsinrichting zoals de inrichting volgens de uitvinding kan derhalve worden gebruikt als beschermings-35 inrichting voor beveiliging tegen te hoge spanningen en kan worden gebruikt als vervanging van de tot nu toe gebruikte inrichtingen van dit type.
Terwille van de duidelijkheid zijn de in fig. 1 getoonde stuurschakelingen niet getoond in fig. J. Deze stuurschakelingen BAD°P wijze integraal worden uitgevoerd op hetzelfde 8001719 6 halfgeleiderlichaam als de thyristoren en de transistorsectie.
Fig. 4 toont een mogelijk uitvoeringsvoorbeeld. De beschermings-inrichting volgens fig. 4 is op dezelfde wijze geconstrueerd als getoond is in fig. 3. De bove- en ondergedeelten van de half-5 geleiderplaat zijn identiek en de plaat is circelsymmetrisch op dezelfde wijze als getoond is in fig. 3· Fig. 4a toont een van de platte oppervlakken van de plaat met de begrenzingen tussen de zones op de plaat en tevens een aantal van de op het oppervlak aangebrachte verbindingen. Fig. 4b toont een doorsnede door. .de 10 plaat. In het volgende zal slechts de configuratie aan het bovenoppervlak van de plaat worden beschreven. Op dit oppervlak zijn de componenten gevormd die behoren tot de stuurschakeling voor de thyristor Ty, terwijl de stuurschakeling voor de thyristor is aangebracht aan de onderzijde van de plaat.
ge— 15 De zones 1, 11—14vtoond in fig. 3 zijn ook aanwezig in fig.
4a en fig. 4b (in fig. 4b zijn tevens de lagen 21-24 zichtbaar).
De lagen 13 en 14 verlopen ringvormig en rond de centrale lagen 11 en 1 2. Een cirkelvormig metallisch contact A (niet getoond in fig. 4a·) maakt contact met de lagen 11 en 13 en doet dienst als 20 e'én aansluiting van de beschermingsinrichting. Het contact is geïsoleerd van de lagen 12, 1, 14 door een onderliggende silicium-dioxidelaag 120. Aan de buitenzijde van de laag 13 is er in de laag 14 een N+-gedoteerde laag 116 en een P+-gedoteerde laag 115 gevormd aangrenzend aan genoemde laag 116. Deze twee lagen verlopen 25 ringvormig met uitzondering van een sector (aan de rechterzijde in de fig. 4a en 4b) waar de Zener diode Zy is gevormd. Een elektrisch contact 18 (niet getoond in fig. 4a) bijvoorbeeld van platina sili-cide, overbrugt de junctie tussen de lagen 115 en 116. Op het oppervlak is een isolerende siliciumdioxidelaag 121 aangebracht en 30 daarin is de stuurelektrode 17 van de MOS-transistor Fy aangebracht in de vorm van een laag van metaal of polysilicium (met stippellijnen aangegeven in fig. 4a). De transistor bestaat uit de lagen 13» 14 en 116. De laatste laag is ohm's verbonden met de F-laag 14 van de thyristor Ty via het contact 18 en de laag 115· 35 Als via de stuurelektrode 17 de transistor in de geleidende toestand wordt gebracht dan zal de P-laag 14 van de thyristor gekoppeld worden met de N+-emitter 13 van de thyristor via een laag impedante ohm'se verbinding. De injecterende emitterjunctie 13-14 wordt dus overbrugd en de thyristor wordt uitgeschakeld.
40 Aan de rand van het bovenoppervlak van de component is een BAD ORIGINAL - n 800 1 7 19 7 ringvormig N+-gedoteerd gebied 1 6 aangebracht. Deze zone vormt het knooppunt voor de diode DTT de weerstand en de diode serieschakeling Dy2-Dy^ (zie fig· 1). De diode D^ bestaat uit de anode-emitter-junctie (22-1 ) van de thyristor Ty. De weerstand 5 Ry.j bestaat uit een nauwe langgerekte P-gedoteerde laag op het oppervlak van dé plaat. Aan de linkerzijdéyan fig. 4 is de weerstand verbonden met de P-laag 14 van de thyristor. Aan de rechterzijde vaa fig. 4 is de weerstand ohm’s gekoppeld met de laag 16 door middel van een contact 110.
10 De Zener diode Zy bestaat uit de laag 14 en de N+-gedoteerde laag 15 gevormd aan de rechterzijde daarvan. Deze laatste laag is elektrisch gekoppeld met de stuurelektrode 17 van de transistor Py via.een contact 117 (fig· 4a). De weerstand Ry2 bestaat uit een langgerekte P-gedoteerde laag aan het oppervlak van de plaat op 15 dezelfde wijze als de weerstand . Aan het binnenuiteinde ervan (aan de rechterzijde van de figuur) is de weerstand ohm’s verbonden met de laag 15 (en zodoende met de stuurelektrode 17) via een contact 19 dat aangebracht is boven een isolerende laag 124·
Aan het buitenuiteinde ervan (zie de linkerzijde van fig. 4) 20 is de weerstand Ryg gekoppeld met het randgebied 16 via.de diode-serieschakeling (Dy2-Dy^ in fig. 1). Terwille van de duidelijkheid is van deze diodeserieschakeling slechts één diode getoond. Deze bestaat uit de junctie tussen de P-gedoteerde laag 111 en de N+-gedoteerde laag 112 die daarin is gevormd. Het buitenuiteinde van 25 de weerstand Ry2 is gekoppeld met de kathodelaag 112 van de diode via een contact 115 dat aangebracht is op de isolerende laag 122.
De anodelaag 111 van de diode is gekoppeld met het randgebied 16 via een contact 114 aangebracht op de isolerende laag 125.
natuurlijk kunnen extra diodes worden aangebracht in de serie-50 schakeling tot een willekeurig aantal en deze kunnen bijvoorbeeld worden uitgevoerd in de vorm van een rij, de één na de ander langs de rand van de plaat.
De stuurschakeling voor de thyristor gevormd aan de onderzijde van de plaat heeft dezelfde configuratie als in het boven-55 staande is beschreven. In fig. 4b zijn bij deze stuurschakeling dezelfde referentiecijfers gberuikt,alleen is overal het eerste cijfer 1 van de referentieaanduidingen vervangen door het cijfer 2. Het anodecontact van de thyristor Tg bestaat uit de metaallaag B in fig. 4b. · 40 Het blijkt duidelijk uit fig. 4a dat de weerstanden Ry1 en Ry2 BAD ORIGINAL g Q 0 1 7 1 9 8 in een zodanig patroon zijn aangebracht dat ze het oppervlak tussen het centrale gedeelte van de plaat en het randgedeelte ervan bedekken en zodanig dat de potentiaal geleidelijk aan afneemt of toeneemt vanaf het centrale gedeelte in buitenwaartse richting naar 5 het randgedeelte. Dit resulteert in een efficiënte besturing van de potentiaal aan het oppervlak van de plaat waardoor lokale pieken worden vermeden en de spanningsbestendigheid van de component wordt verbeterd. Natuurlijk zijn ook andere patronen dan het patrpon dat getoond is in fig. 4a mogelijk. De weerstanden en B^ 10 kunnen bijvoorbeeld uitgevoerd zijn als twee spoelen die in elkaar gewikkeld verlopen tussen het centrale gedeelte van de plaat en het randgedeelte ervan.
Pig. 5 toont op welke wijze de inrichting volgens de uitvinding kan worden uitgevoerd in een planaire techniek. Een halfgeleiderplaat 15 is voorzien van het P+-gedoteerde gebied 51 met daarboven het N-gedoteerde gebied 50. In dit laatste gebied is het P+-gedoteerd gebied 52 gevormd alsmede een P-gedoteerd gebied 53 en een N+-ge-doteerd gebied 54 in dit gebied 53· De gebieden 51 en 54 zijn verbonden met één van de aansluitingen B en het gebied 52 is ver-20 bonden met de andere aansluiting A. De gebieden 52, 50, 53» 34 vormen de thyristor.. Als deze thyristor geleidt, dan worden de gaten die geïnjecteerd worden door de lager 52 geleid door de lager 50 in de richting van de met een gebroken lijn aangegeven pijl. De transistorsectie van de beschermingsinrichting bestaat uit de 25 gebieden 52, 50, 51 en bij een toenemende spanning in de geleidende toestand zullen deze gebieden een toenemend aantal gaten afleiden (getoond met de stippellijnpijl) op dezelfde wijze als beschreven is in verband met de fig. 1 t/m 4. Op dezelfde wijze als in fig. 4 kunnen de stuurschakelingen worden aangebracht aan de bovenzijde van 50 de plaat. Fig. 5 toont een éénwegscomponent maar deze component kan natuurlijk op dezelfde wijze als getoond is in de fig. 1-4 worden uitgebreid zodanig dat de stroom in beide richtingen kan lopen.
De dioden D^ en DH3 en ook de dioden D^ en D^.^ kunnen omge-55 keerde polariteiten hebben en uitgevoerd zijn als Zener-dioden hetgeen een geschikte oplossing kan zijn indien een hoge bedrijfs-spanning (UT) (zie fig. 2) gewenst is.
Zoals blijkt uit de bovenstaande beschrijving wordt door de uitvinding een op te hoge stroom reagerende beschermingsinrichting ver-40 schaft met aanzienlijke voordelen. Omdat het gaat om een tweepolige
BAD ORIGINAL
8001719 9 beschermingsinrichting is het fabriceren, inkapselen en inbrengen in een schakeling erg eenvoudig en goedkoop. De beschermingsinrichting kan op geschikte wijze worden ontworpen als een enkele relatief eenvoudig geïntegreerde schakeling, en voor het inkapselen zijn 5 slechts twee doorvoerleidingen en twee aansluitleidingen nodig.
Yoor sommige van de toepassingen waarvoor deze beschermingsinrich-tingen zijn bestemd, bijvoorbeeld in telefoonapparatuur, kan een groot aantal op te hoge stroom reagerende beschermingsinrichtingen nodig zijn. De eenvoud, de lage prijs en de eenvoudige aansluit-10 mogelojkheid die wordt verschaft door de beschermingsinrichting volgens de uitvinding is derhalve van groot belang.
Zoals in het bovenstaande ook al is opgemerkt is de op te hoge stroom reagerende beschermingsinrichting telkens weer na beëindiging van een te hoge stroom direct weer automatisch bedrijfsgereed.
15 De op te hoge stroom reagerende beschermingsinrichting volgens de uitvinding kan verder zoals in het bovenstaande reeds werd opgemerkt uitgevoerd worden met een goed gedefinieerd en nauwkeurig uitschakelstroomniveau en vormt zodoende een snel reagerend en betrouwbaar beschermingselement tegen te hoge stromen.
BADOR.G.NAfe(J(M71g
Claims (10)
1. Tweepolige op te hoge stromen reagerende beschermingsin-richting voor aansluiting in een stroom voerende geleider, met het kenmerk, dat een normaal geleidende thyristor (T_) 5 aanwezig is voorzien van uitschakelmiddelen alsmede spanning detecterende middelen (D^-Dj^) bestemd voor het detecteren van de spanning over de thyristor en voor het beïnvloeden van kortsluit-elementen (Fg) wanneer de genoemde spanning een vooraf bepaald niveau overschrijdt teneinde de thyristor via kortsluiting van ten 10 minste een van de injecterende PN-juncties van de thyristor uit te schakelen.
2. Inrichting volgens conclusie 1, met het ken merk, dat elementen (TR) aanwezig zijn die zorgen voor een snelle toename van de spanningsval in de geleidende toestand van de 15 thyristor wanneer een vooraf bepaald niveau in de belastingsstroom van de thyristor is bereikt.
5. Inrichting volgens conclusie 2, met het ken merk, dat een transistorsectie (TR) aanwezig is geïntegreerd met de thyristor en parallel aangesloten op de thyristor, waarbij 20 de basislaag (l) van de transistor gemeenschappelijk is met een van de basislagen van de jrhyristor en bestemd is voor het afleiden van de genoemde basislaag van een deel van de minderheidsladingdragers die in de basislaag worden geïnjecteerd, welk deel zorgt voor een toename van de thyristorspanning. 25 4· Inrichting volgens conclusie 1, met het ken merk, dat tot de kortsluitelementen behoort en MOS-transistor (F·™·), geïntegreerd met de thyristor en parallel aangesloten op een ü van de injecterende PN-juncties van de thyristor.
5. Inrichting volgens conclusie 5 of 4t iet het 50 kenmerk, dat de spannings detecterende elementen voorzien zijn van een diodeketen (D^» aangesloten. tussen de stuur- elektrode (27) van de MOS-transistor en de gemeenschappelijke basislaag (1)» welke diodeketen bestaat uit een of meer diodes die in serie met elkaar zijn aangesloten en geïntegreerd zijn met de 35 thyristor.
6. Inrichting volgens conclusie 3> met het kenmerk, dat voorzien is in een eerste weerstand ) geïntegreerd met de thyristor, welke weerstand is aangesloten tussen de stuur-laag (24) van de thyristor en de gemeenschappelijke basislaag (l) 40 en bestemd is om stroom toe te voeren aan de stuurlaag voor het BAD ORIGINAL g Q Q -f 7 f Q opsteken van de thyristor.
7· Inrichting volgens conclusie 4, met het ken merk, dat voorzien is in een beschermende diode (Z^) die geïntegreerd is met de thyristor en aangesloten is tussen de stuur-5 laag (24) van de thyristor en de stuurelektrode (2?) van de MOS-transistor.
8. Inrichting volgens conclusie 5» met het ken merk, dat voorzien is in een tweede weerstand (R^-p) die geïntegreerd is met de thyristor en in serie is aangesloten met de 10 diodeketen.
9. Inrichting volgens conclusie 1, met hetken-m e r k, dat twee anti-parallel geschakelde thyristoren (T^, T^.) samen geïntegreerd zijn elk met eigen spannings detecterende en kortsluitende elementen.
10. Inrichting volgens conclusie 1, met het ken merk, dat de injecterende gedeelten (12, 23) van de anode- en kathode-delen van de thyristor lateraal ten opzichte van elkaar zijn verplaatst.
11. Inrichting volgens conclusie 6, met het ken-20 m e r k, dat de thyristor centraal gevormd is in een halfgeleider-plaat en de eerste en/of tweede veerstand(en) is/zijn gevormd in het oppervlak van de plaat tussen de thyristor en de rand van de plaat op zodanige wijze dat de weerstand de potentiaalverdeling tussen de thyristor en de rand van de plaat bestuurt. bad original 0 0 t ?ig
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| SE7902932 | 1979-04-03 | ||
| SE7902932A SE430450B (sv) | 1979-04-03 | 1979-04-03 | Tvapoligt overstromsskydd for inkoppling i en stromforande ledning |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| NL8001719A true NL8001719A (nl) | 1980-10-07 |
Family
ID=20337711
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| NL8001719A NL8001719A (nl) | 1979-04-03 | 1980-03-24 | Tweepolige, op te hoge stroom reagerende beschermingsinrichting. |
Country Status (11)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US4331884A (nl) |
| JP (1) | JPS55133618A (nl) |
| AU (1) | AU534375B2 (nl) |
| BR (1) | BR8002016A (nl) |
| DE (1) | DE3011557C2 (nl) |
| FR (1) | FR2453522A1 (nl) |
| GB (1) | GB2049316B (nl) |
| IT (1) | IT1130104B (nl) |
| MX (1) | MX148526A (nl) |
| NL (1) | NL8001719A (nl) |
| SE (1) | SE430450B (nl) |
Families Citing this family (41)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| DE2945366A1 (de) * | 1979-11-09 | 1981-05-14 | Siemens AG, 1000 Berlin und 8000 München | Thyristor mit steuerbaren emitter-kurzschluessen |
| DE2945347A1 (de) * | 1979-11-09 | 1981-05-21 | Siemens AG, 1000 Berlin und 8000 München | Thyristor mit hilfsemitterelektrode und verfahren zu seinem betrieb |
| DE2945380A1 (de) * | 1979-11-09 | 1981-05-21 | Siemens AG, 1000 Berlin und 8000 München | Triac mit einem mehrschichten-halbleiterkoerper |
| DE3019883A1 (de) * | 1980-05-23 | 1981-12-03 | Siemens AG, 1000 Berlin und 8000 München | Zweirichtungsthyristor |
| US4414560A (en) * | 1980-11-17 | 1983-11-08 | International Rectifier Corporation | Floating guard region and process of manufacture for semiconductor reverse conducting switching device using spaced MOS transistors having a common drain region |
| US4595941A (en) * | 1980-12-03 | 1986-06-17 | Rca Corporation | Protection circuit for integrated circuit devices |
| EP0065346A3 (en) * | 1981-05-20 | 1983-08-31 | Reliance Electric Company | Semiconductor switching device |
| US4797720A (en) * | 1981-07-29 | 1989-01-10 | American Telephone And Telegraph Company, At&T Bell Laboratories | Controlled breakover bidirectional semiconductor switch |
| US4742380A (en) * | 1982-02-09 | 1988-05-03 | American Telephone And Telegraph Company, At&T Bell Laboratories | Switch utilizing solid-state relay |
| DE3369431D1 (en) * | 1982-02-09 | 1987-02-26 | Western Electric Co | Field-effect controlled bi-directional lateral thyristor |
| US4424544A (en) | 1982-02-09 | 1984-01-03 | Bell Telephone Laboratories, Incorporated | Optically toggled bidirectional switch |
| SE431381B (sv) * | 1982-06-03 | 1984-01-30 | Asea Ab | Tvapoligt overstromsskydd |
| GB2130028B (en) * | 1982-11-16 | 1986-10-29 | Barry Wayne Williams | Integrated semiconductor device |
| SE435436B (sv) * | 1983-02-16 | 1984-09-24 | Asea Ab | Tvapoligt overstromsskydd |
| US4630162A (en) * | 1984-07-31 | 1986-12-16 | Texas Instruments Incorporated | ESD input protection circuit |
| WO1986002786A1 (en) * | 1984-10-24 | 1986-05-09 | Om Ahuja | Auto-reset circuit breaker |
| JPS624368A (ja) * | 1985-06-28 | 1987-01-10 | シ−メンス、アクチエンゲゼルシヤフト | サイリスタ |
| FR2699015B1 (fr) * | 1992-12-04 | 1995-02-24 | Sgs Thomson Microelectronics | Dispositif de protection contre des surtensions. |
| US5436786A (en) * | 1992-12-21 | 1995-07-25 | Dairyland Electrical Industries, Inc. | Isolator surge protector for DC isolation and AC grounding of cathodically protected systems |
| FR2713400B1 (fr) * | 1993-11-29 | 1996-02-16 | Sgs Thomson Microelectronics | Composant de protection triangle. |
| CA2183176C (en) * | 1995-08-18 | 2000-10-24 | Brian R. Pelly | High power dc blocking device for ac and fault current grounding |
| US5856904A (en) * | 1996-11-15 | 1999-01-05 | Dairyland Electrical Industries, Inc. | Voltage and current based control and triggering for isolator surge protector |
| JP4256544B2 (ja) * | 1998-08-25 | 2009-04-22 | シャープ株式会社 | 半導体集積回路の静電気保護装置、その製造方法および静電気保護装置を用いた静電気保護回路 |
| GB0520909D0 (en) * | 2005-10-14 | 2005-11-23 | Eco Semiconductors Ltd | Power semiconductor devices |
| USD727198S1 (en) | 2014-08-11 | 2015-04-21 | Apple Inc. | Band |
| USD771036S1 (en) | 2014-08-11 | 2016-11-08 | Apple Inc. | Wearable device |
| USD759725S1 (en) | 2014-09-08 | 2016-06-21 | Apple Inc. | Wearable device |
| USD755299S1 (en) | 2014-09-05 | 2016-05-03 | Apple Inc. | Label |
| US9478608B2 (en) * | 2014-11-18 | 2016-10-25 | Analog Devices, Inc. | Apparatus and methods for transceiver interface overvoltage clamping |
| US10068894B2 (en) | 2015-01-12 | 2018-09-04 | Analog Devices, Inc. | Low leakage bidirectional clamps and methods of forming the same |
| US9673187B2 (en) | 2015-04-07 | 2017-06-06 | Analog Devices, Inc. | High speed interface protection apparatus |
| USD777163S1 (en) | 2016-03-07 | 2017-01-24 | Apple Inc. | Wearable device |
| USD781853S1 (en) | 2016-03-07 | 2017-03-21 | Apple Inc. | Wearable device |
| USD795121S1 (en) | 2016-03-07 | 2017-08-22 | Apple Inc. | Band |
| USD789822S1 (en) | 2016-03-07 | 2017-06-20 | Apple Inc. | Band |
| US9831233B2 (en) | 2016-04-29 | 2017-11-28 | Analog Devices Global | Apparatuses for communication systems transceiver interfaces |
| US10734806B2 (en) | 2016-07-21 | 2020-08-04 | Analog Devices, Inc. | High voltage clamps with transient activation and activation release control |
| USD838619S1 (en) | 2017-03-10 | 2019-01-22 | Apple Inc. | Band |
| US10249609B2 (en) | 2017-08-10 | 2019-04-02 | Analog Devices, Inc. | Apparatuses for communication systems transceiver interfaces |
| US10700056B2 (en) | 2018-09-07 | 2020-06-30 | Analog Devices, Inc. | Apparatus for automotive and communication systems transceiver interfaces |
| US11387648B2 (en) | 2019-01-10 | 2022-07-12 | Analog Devices International Unlimited Company | Electrical overstress protection with low leakage current for high voltage tolerant high speed interfaces |
Family Cites Families (9)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| FR1357095A (fr) * | 1962-02-23 | 1964-04-03 | Ass Elect Ind | Appareil interrupteur de sécurité |
| US3263128A (en) * | 1962-07-23 | 1966-07-26 | Richard L White | Circuit breaker |
| US3369154A (en) * | 1965-08-03 | 1968-02-13 | William H. Swain | Overload protector for electrical current supply including a solid state breaker with improved sequencing logic combined with or without a combined electromechanical breaker |
| NL6807092A (nl) * | 1968-05-18 | 1969-11-20 | ||
| DE2112598B2 (de) * | 1971-03-16 | 1973-08-30 | Ueberlast- und kurzschlusschutzanordnung | |
| DE2120233A1 (de) * | 1971-04-24 | 1972-11-02 | Tekade Feiten & Guilleaume, Fern meldeanlagen GmbH, 8500 Nürnberg | Schaltungsanordnung fur einen elek tromschen Uberstromschalter |
| SE392783B (sv) * | 1975-06-19 | 1977-04-18 | Asea Ab | Halvledaranordning innefattande en tyristor och en felteffekttransistordel |
| JPS5847724B2 (ja) * | 1975-10-16 | 1983-10-24 | ソニー株式会社 | デンゲンカイロ |
| JPS5574168A (en) * | 1978-11-28 | 1980-06-04 | Oki Electric Ind Co Ltd | Pnpn switch |
-
1979
- 1979-04-03 SE SE7902932A patent/SE430450B/sv not_active IP Right Cessation
-
1980
- 1980-02-22 FR FR8003949A patent/FR2453522A1/fr active Granted
- 1980-02-27 MX MX181343A patent/MX148526A/es unknown
- 1980-03-19 US US06/131,564 patent/US4331884A/en not_active Expired - Lifetime
- 1980-03-24 NL NL8001719A patent/NL8001719A/nl not_active Application Discontinuation
- 1980-03-26 DE DE3011557A patent/DE3011557C2/de not_active Expired
- 1980-03-31 AU AU57000/80A patent/AU534375B2/en not_active Ceased
- 1980-04-01 JP JP4272680A patent/JPS55133618A/ja active Pending
- 1980-04-01 BR BR8002016A patent/BR8002016A/pt not_active IP Right Cessation
- 1980-04-02 GB GB8011169A patent/GB2049316B/en not_active Expired
- 1980-04-02 IT IT67506/80A patent/IT1130104B/it active
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| AU5700080A (en) | 1980-10-09 |
| JPS55133618A (en) | 1980-10-17 |
| SE7902932L (sv) | 1980-10-04 |
| IT8067506A0 (it) | 1980-04-02 |
| GB2049316B (en) | 1983-05-25 |
| DE3011557C2 (de) | 1985-02-14 |
| AU534375B2 (en) | 1984-01-26 |
| DE3011557A1 (de) | 1980-10-16 |
| FR2453522A1 (fr) | 1980-10-31 |
| SE430450B (sv) | 1983-11-14 |
| IT1130104B (it) | 1986-06-11 |
| MX148526A (es) | 1983-04-29 |
| FR2453522B1 (nl) | 1985-04-19 |
| BR8002016A (pt) | 1980-11-25 |
| US4331884A (en) | 1982-05-25 |
| GB2049316A (en) | 1980-12-17 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| NL8001719A (nl) | Tweepolige, op te hoge stroom reagerende beschermingsinrichting. | |
| US5430311A (en) | Constant-voltage diode for over-voltage protection | |
| US4967256A (en) | Overvoltage protector | |
| US4546401A (en) | Two-pole overcurrent protection device | |
| JPH0145296B2 (nl) | ||
| US20060220138A1 (en) | ESD protection circuit with scalable current capacity and voltage capacity | |
| JPH0669423A (ja) | 半導体部品 | |
| US4017882A (en) | Transistor having integrated protection | |
| US11658179B2 (en) | Semiconductor device with insulated-gate bipolar transistor region and diode region | |
| US4509089A (en) | Two-pole overcurrent protection device | |
| KR102383935B1 (ko) | 하이브리드 과전압 보호 장치 및 조립체 | |
| US5181083A (en) | Pin diode with a low peak-on effect | |
| US20200321329A1 (en) | Device of protection against electrostatic discharges | |
| JP2810788B2 (ja) | 過渡電圧制限半導体部品 | |
| US4323942A (en) | Solid-state protector circuitry using gated diode switch | |
| US4748533A (en) | Integrated circuit for the protection of subscriber lines against overvoltages | |
| CN109473428B (zh) | 过压保护部件 | |
| US11437365B2 (en) | Device of protection against electrostatic discharges | |
| US7586720B1 (en) | Electrostatic discharge protection device | |
| JPH0485963A (ja) | 半導体保護素子 | |
| EP0128268B1 (en) | Semiconductor device having a control electrode | |
| JPH077837B2 (ja) | サージ防護デバイス | |
| EP0066721A2 (en) | Gate turn-off thyristor | |
| GB2208257A (en) | Overvoltage protector | |
| EP0505176A1 (en) | Breakover diode |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A85 | Still pending on 85-01-01 | ||
| BA | A request for search or an international-type search has been filed | ||
| BB | A search report has been drawn up | ||
| BC | A request for examination has been filed | ||
| BV | The patent application has lapsed |