DE102005025454A1 - Circuit arrangement use in e.g. thyristor controlled rectifier, has power thyristor with unwired control connection for supplying igniting signal, where control connection of power thyristor is not led out from housing of power thyristor - Google Patents
Circuit arrangement use in e.g. thyristor controlled rectifier, has power thyristor with unwired control connection for supplying igniting signal, where control connection of power thyristor is not led out from housing of power thyristor Download PDFInfo
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Abstract
Description
Schaltungsanordnung mit einem Leistungsthyristor und Verfahren zum Zünden einer Schaltungsanordnung. Solche Leistungsthyristoren weisen einen Steueranschluss auf, dem zum Zünden des Thyristors ein Steuersignal zugeführt wird.circuitry with a power thyristor and method of igniting a circuit. Such power thyristors have a control terminal, the to ignite the thyristor, a control signal is supplied.
Bei derartigen Steuersignalen handelt es sich entweder um ein elektrisches Signal, das einem Gate-Anschluss des Thyristors zugeführt wird, oder um ein Lichtsignal, das – in der Regel über einen Lichtleiter – einem lichtempfindlichen Bereich des Halbleiters des Thyristors zugeführt wird.at such control signals are either electrical Signal supplied to a gate terminal of the thyristor, or a light signal that - in usually over a light guide - a light-sensitive region of the semiconductor of the thyristor is supplied.
Durch
die Reihenschaltung der Thyristoren
In
Folge der üblicherweise
in der Leistungselektronik hohen zu schaltenden Spannungen ist es erforderlich,
wenigstens bei einigen der Steuereinheiten
Zum Überspannungsschutz
können
Thyristoren mit einer Durchbruchsstruktur eingesetzt werden. Ein
solcher Thyristor mit Durchbruchstruktur ist in
Der
Thyristor umfasst einen Halbleiterkörper
Im
zentralen Bereich des Bauelements ist eine als BOD-Struktur ausgebildete
Durchbruchsstruktur
Im
Bereich der gekrümmten
Abschnitte
Vorzugsweise
ist zwischen den gekrümmten Abschnitten
Die
BOD-Durchbruchstruktur
Die
Durchbruchspannung UBO kann beim Design
des Thyristors, beispielsweise den Verlauf, vor allem durch die
Krümmung,
des pn-Übergangs
zwischen der n-dotierten Basis
Darüber hinaus ist eine Anpassung der Durchbruchspannung UBO auch nachträglich durch Einbringen – vorzugsweise durch Einstrahlen – donator- oder akzeptorartiger Zustände erzeugender Teilchen in den Bereich der Durchbruchstruktur möglich. Beispielsweise können durch eine Implantation von Heliumionen akzeptorartige Zustände erzeugt und die Durchbruchspannung UBO auch angehoben werden. Durch eine Implantation von Protonen können donatorartige Zustände erzeugt und die Durchbruchspannung UBO auch abgesenkt werden.In addition, an adaptation of the breakdown voltage U BO is also possible later by introducing - preferably by irradiation - donator- or acceptor-like states generating particles in the region of the breakdown structure. For example, by implantation of helium ions, acceptor-like states can be generated and the breakdown voltage U BO can also be raised. By implanting protons, donor-like states can be generated and the breakdown voltage U BO can also be lowered.
Optional
sind neben dem Hauptemitter
Die
optionalen Zündstufenemitter
Zur
Begrenzung des beim Zündvorgang
radial nach außen
in Richtung des Hauptemitters
Die
Durchbruchspannung UBO des Thyristors in
Vorwärtsrichtung
ist bestimmt durch die Geometrie der p-dotierten Basis
Die Aufgabe der Erfindung besteht darin, eine Schaltungsanordnung mit Thyristoren der eingangs genannten Art bereitzustellen, die eine vereinfachte Ansteuerung aufweist.The The object of the invention is a circuit arrangement with To provide thyristors of the type mentioned, a has simplified control.
Diese Aufgabe wird durch eine Schaltungsanordnung gemäß den Ansprüchen 1 und 7, durch ein Verfahren zum Zünden einer Schaltungsanordnung gemäß Anspruch 5 sowie die durch Verwendungen einer Durchbruchstruktur gemäß den Ansprüchen 8 und 9 gelöst. Bevorzugte Ausführungsformen und Weiterbildungen der Erfindung sind Gegenstand von Unteransprüchen.These The object is achieved by a circuit arrangement according to claims 1 and 7, by a method to ignite a circuit arrangement according to claim 5 as well as by using a breakthrough structure according to claims 8 and 9 solved. Preferred embodiments and further developments of the invention are the subject of dependent claims.
Die Erfindung wird nachfolgend anhand bevorzugter Ausführungsbeispiele unter Bezugnahme auf Figuren näher beschrieben. In den Figuren zeigenThe Invention will be described below with reference to preferred embodiments with reference to figures closer described. In the figures show
Die
Thyristoren
Bei dieser und allen anderen Figuren sind in den Schaltungen elektrische Steueranschlüsse dargestellt. Anstelle dieser elektrischen Steueranschlüsse können einzelne oder alle Thyristoren auch einen Steueranschluss aufweisen, der als Lichtzuführung, z.B. als Lichtleitfaser, ausgebildet ist.at this and all other figures are electrical in the circuits control connections shown. Instead of these electrical control connections, individual or all thyristors also have a control terminal, the as a light feed, e.g. as an optical fiber is formed.
An
die Steueranschlüsse
Des
weiteren weist die Reihenschaltung Thyristoren
Die
Steueranschlüsse
Sind
alle Thyristoren
Da
sich eine derartige Reihenschaltung von Thyristoren vor allem bei
sehr hohen zu schaltenden Spannungen UC empfiehlt,
fällt über jeden
der Thyristoren
Dies
bewirkt bei den nicht gezündeten
Thyristoren
Bei
einer geeigneten Einstellung der Durchbruchspannungen insbesondere
der Thyristoren
Eine erfindungsgemäße Schaltungsanordnung weist daher wenigstens zwei Thyristoren auf, deren Laststrecken in Reihe geschaltet sind, wobei wenigstens ein erster Thyristor einen Steueranschluss aufweist und wobei wenigstens ein weiterer Thyristor eine Durchbruchstruktur mit einer vorgegebenen Durchbruchspannung aufweist. Zumindest einer der Thyristoren mit Durchbruchstruktur weist entweder keinen oder einen nicht beschalteten Steueranschluss zur Zuführung eines Zündsignals auf.A inventive circuit arrangement Therefore, has at least two thyristors whose load paths are connected in series, wherein at least a first thyristor has a control terminal and wherein at least one further thyristor a breakdown structure with a predetermined breakdown voltage having. At least one of the thyristors with breakdown structure indicates either no or unconnected control port to the feeder an ignition signal on.
Ein
erfindungsgemäßes Zünden der
Reihenschaltung kann dann erreicht werden, wenn die an der Reihenschaltung
der Thyristoren
Insbesondere
wenn es sich bei der an der Reihenschaltung der Thyristoren anliegenden
Spannung um eine Gleichspannung handelt, kann es vorteilhaft sein,
die Durchbruchspannung UBO bei jedem der
ersten und zweiten Leistungsthyristoren
Eine
besonders vorteilhafte Ausführungsform
einer erfindungsgemäßen Schaltungsanordnung
zeigt
Ein
besonderer Vorteil besteht insbesondere darin, dass bei einer geeigneten
Wahl des Bezugspotenzials für
die Steuerschaltung
Eine erfindungsgemäße Schaltungsanordnung kann damit nicht nur als Überspannungsschutz, sondern gezielt zum Schalten von Leistung, beispielsweise bei Umrichtern oder Motoransteuerungen, eingesetzt werden.A inventive circuit arrangement can not only be used as surge protection, but specifically for switching power, for example in converters or motor controls, are used.
Weitere Anwendungen, bei denen erfindungsgemäße Schaltungsanordnungen verwendet werden können, sind beispielsweise thyristorgesteuerte Gleichrichter (TTR), thyristorgeschützte Serienkapazitäten (TPSCs), schnelle Halbleiterschalter für Hochspannungs-Kurzschließer (Crowbars), Testsysteme zur Fehlersuche in verlegten Hochspannungskabeln, elektromagnetische Beschleunigung oder elektromagnetische Verformung.Further applications in which circuit arrangements according to the invention can be used are, for example, thyristor-controlled rectifiers (TTR), thyristor-protected series capacitors (TPSCs), fast semiconductor switches for high-voltage short-circuiters (crowbars), test systems for troubleshooting high-voltage installations cables, electromagnetic acceleration or electromagnetic deformation.
Wie
in
Jede
der in den
Des Weiteren ist die Anzahl der Thyristoren bei den gezeigten Schaltungsanordnungen beliebig, sofern in den jeweiligen Figurenbeschreibungen keine abweichenden Angaben gemacht sind. Ferner wurde bei den bisherigen Darstellungen auf RC- oder R-Beschaltungen des Thyristors, also Beschaltungen mit einem Widerstand (R) oder mit einem Widerstand und einem Kondensator (RC) verzichtet. Solche Beschaltungen können aber jederzeit eingesetzt werden, wenn dies erforderlich ist.Of Further, the number of thyristors in the circuit arrangements shown arbitrary, unless specified in the respective figure descriptions Information is provided. Furthermore, in the previous illustrations on RC or R circuits the thyristor, so circuits with a resistor (R) or dispensed with a resistor and a capacitor (RC). Such Wiring can but can be used at any time, if necessary.
Erfindungsgemäß kann ein
Thyristor mit Durchbruchstruktur, wie er beispielsweise in
Um die für eine bestimmte Anwendung erforderliche Durchbruchspannung eines oder mehrerer in Reihe geschalteter Thyristoren zu erreichen kann diese bei der Herstellung des Thyristors oder nachträglich, beispielsweise durch Anwendung einer Bestrahlungstechnik, eingestellt, insbesondere erhöht oder erniedrigt werden.Around the for a particular application required breakdown voltage of a or to achieve several thyristors connected in series this can in the manufacture of the thyristor or subsequently, for example by Application of an irradiation technique, adjusted, in particular increased or be lowered.
Eine Erhöhung der Durchbruchspannung eines Thyristors kann beispielsweise mittels Implantation von Donatoren bzw. Protonen in den Bereich der Durchbruchstruktur des Thyristors erfolgen.A increase the breakdown voltage of a thyristor, for example by means of Implantation of donors or protons in the area of the breakdown structure of the thyristor.
Entsprechend ist eine Erniedrigung der Durchbruchspannung eines Thyristors mittels Implantation von Akzeptoren wie z.B. Bor, in den Bereich der Durchbruchstruktur des Thyristors möglich.Corresponding is a lowering of the breakdown voltage of a thyristor means Implantation of acceptors such as e.g. Boron, in the area of the breakdown structure the thyristor possible.
Ein weiterer wesentlicher Parameter eines Thyristors ist dessen Zündempfindlichkeit (dU/dt-Empfindlichkeit), also dessen Zündempfindlichkeit in Abhängigkeit von der Anstiegsgeschwindigkeit der am Thyristor anliegenden Spannung. Bei einem Thyristor mit Zündstufenstruktur kann die Zündempfindlichkeit durch die Geometrie insbesondere der einzelnen Zündstufenemitter eingestellt werden. Eine Einstellung der Zündempfindlichkeit nach der Prozessierung des Thyristors kann durch nachträgliche Bestrahlung des der Durchbruchstruktur zugewandten Endes der Zündstufenemitter erfolgen. Zur Bestrahlung eignen sich vor allem nicht dotierende Ionen, beispielsweise Silizium, wenn der Halbleiterkörper des Thyristors aus Silizium gebildet ist.One Another essential parameter of a thyristor is its ignition sensitivity (dU / dt sensitivity), that is, his sensitivity to sin dependent on from the slew rate of the voltage applied to the thyristor. In a thyristor with ignition stage structure can be the sensitivity of the fiery set by the geometry in particular of the individual Zündstufenemitter become. An attitude of igniters sensitivity after the processing of the thyristor can by subsequent irradiation of the breakdown structure facing the end of the Zündstufenemitter respectively. Particularly suitable for irradiation are non-doping ions, For example, silicon, when the semiconductor body of the thyristor made of silicon is formed.
- 1–41-4
- Ansteuerschaltungdrive circuit
- 55
- n-dotierter Emittern-doped emitter
- 66
- p-dotierte Basisp-doped Base
- 77
- n-dotierte Basisn-doped Base
- 88th
- p-dotierter Emitterp-doped emitter
- 99
- Emitter-ElektrodeEmitter electrode
- 1010
- DurchbruchstrukturBreakdown structure
- 11–1411-14
- steuerbarer Thyristorcontrollable thyristor
- 2020
- Kondensatorcapacitor
- 21–2621-26
- Thyristor mit Durchbruchstrukturthyristor with breakthrough structure
- 31–3631-36
- Gehäuse mit nicht herausgeführtem SteueranschlussHousing with not led out control terminal
- 41–4441-44
- Gehäuse mit herausgeführtem SteueranschlussHousing with lead out control connection
- 5050
- Lastload
- 5151
- n-dotierter Zündstufen-Emittern-doped Fire stage emitter
- 6161
- Abschnitt der p-dotierten Basissection the p-doped base
- 6262
- Abschnitt der p-dotierten Basissection the p-doped base
- 6363
- Abschnitt der p-dotierten Basissection the p-doped base
- 6464
- Widerstandszoneresistance zone
- 7171
- Abschnitt der n-dotierten Basissection the n-doped base
- 81–8481-84
- Steuereinheit oder Teil einer Steuereinheit oder eicontrol unit or part of a control unit or egg
- nes Verteilersnes distributor
- 9191
- Elektrode Zündstufenemitterelectrode Zündstufenemitter
- 100100
- HalbleiterkörperSemiconductor body
- 101101
- Vorderseite des Halbleiterkörpersfront of the semiconductor body
- 111–141111-141
- Steueranschlusscontrol connection
- 211–261211-261
- Steueranschluss (nicht zugänglich bzw. nicht becontrol connection (inaccessible or not be
- schaltet)oN)
- CC
- Kapazitätcapacity
- UBO U BO
- DurchbruchspannungBreakdown voltage
- UC U C
- Spannung am Kondensatortension on the capacitor
Claims (9)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE200510025454 DE102005025454A1 (en) | 2005-06-02 | 2005-06-02 | Circuit arrangement use in e.g. thyristor controlled rectifier, has power thyristor with unwired control connection for supplying igniting signal, where control connection of power thyristor is not led out from housing of power thyristor |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE200510025454 DE102005025454A1 (en) | 2005-06-02 | 2005-06-02 | Circuit arrangement use in e.g. thyristor controlled rectifier, has power thyristor with unwired control connection for supplying igniting signal, where control connection of power thyristor is not led out from housing of power thyristor |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
DE102005025454A1 true DE102005025454A1 (en) | 2006-12-07 |
Family
ID=37401881
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
DE200510025454 Ceased DE102005025454A1 (en) | 2005-06-02 | 2005-06-02 | Circuit arrangement use in e.g. thyristor controlled rectifier, has power thyristor with unwired control connection for supplying igniting signal, where control connection of power thyristor is not led out from housing of power thyristor |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
DE (1) | DE102005025454A1 (en) |
Citations (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
EP0427801B1 (en) * | 1989-06-02 | 1994-06-01 | Robert Bosch Gmbh | Semiconductor switch, especially a high-tension ignition switch for an internal combustion engine |
DE69415379T2 (en) * | 1993-04-20 | 1999-08-26 | Tokyo Shibaura Electric Co | Surge protection circuit |
-
2005
- 2005-06-02 DE DE200510025454 patent/DE102005025454A1/en not_active Ceased
Patent Citations (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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Title |
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Hans-Peter Lips: High-Power Direct Lighttriggered thyristor Valve Technology- the Basis for Advanced Power Electronic Solutions in Transmission System, IEEE PES German Chapter IEEE IAS/PELS/ IES German Chapter First Joint Meeting, May 12- 14th 2004, Berlin, Germany * |
S.Horiuchi, T.Horiuchi, Y.Muraoka: Development of VBO-free large capacity ligthtriggered thyristor valve, Transactions on Power Delivery, Vol. 7 No. 1, January 1992 * |
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Legal Events
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---|---|---|---|
OP8 | Request for examination as to paragraph 44 patent law | ||
R016 | Response to examination communication | ||
R016 | Response to examination communication | ||
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R003 | Refusal decision now final |
Effective date: 20111209 |