DE2011303A1 - Schutzschaltung für einen Eingangskreis eines Feldeffekt-Transistors - Google Patents

Schutzschaltung für einen Eingangskreis eines Feldeffekt-Transistors

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DE2011303A1 DE19702011303 DE2011303A DE2011303A1 DE 2011303 A1 DE2011303 A1 DE 2011303A1 DE 19702011303 DE19702011303 DE 19702011303 DE 2011303 A DE2011303 A DE 2011303A DE 2011303 A1 DE2011303 A1 DE 2011303A1
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Toru Tokio. P HOIj 13-34 Takahashi
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    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02H—EMERGENCY PROTECTIVE CIRCUIT ARRANGEMENTS
    • H02H7/00—Emergency protective circuit arrangements specially adapted for specific types of electric machines or apparatus or for sectionalised protection of cable or line systems, and effecting automatic switching in the event of an undesired change from normal working conditions
    • H02H7/20—Emergency protective circuit arrangements specially adapted for specific types of electric machines or apparatus or for sectionalised protection of cable or line systems, and effecting automatic switching in the event of an undesired change from normal working conditions for electronic equipment
    • H02H7/205—Emergency protective circuit arrangements specially adapted for specific types of electric machines or apparatus or for sectionalised protection of cable or line systems, and effecting automatic switching in the event of an undesired change from normal working conditions for electronic equipment for controlled semi-conductors which are not included in a specific circuit arrangement

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Description

Iwatsu Electric Company Limited * * *.* Tokio, Japan .
Schutzschaltung für einen Eingangskreis eines leldeffekt-Transistors
Die Erfindung betrifft eine Schutzschaltung für einen Eingangskreis eines Sperrschicht-Feldeffekt-Transistors.
Pur den Pail, daß an den Eingangskreis eines Sperrschicht-Feldeffekt-Transistors eine übermäßig große Spannung angelegt wird,muß eine Schutzvorrichtung vorhanden sein, um sicherzustellen, daß die. g-Pol-Spannung und die Spannung zwischen g- und d-Pol die Henndaten des- Feldeffekt-Transistors nicht übersteigt. Die bisher verbreitet angewandte Schutzschaltung weist einen mit dem g-Pol in Reihe geschalteten hohen Widerstand, der die erforderliche Schutzwirkung gegen Überspannung in Durchlaßrichtung durch Ableitung des g-Pol-Stroms bietet, sovie eine den g-Pol schützende Diode und einen hohen Widerstand auf, die an den g-Pol angeschlossen sind und ihn vor Überspannungen in Sperr-Richtung schützen. Wenn eine derartige .leldeffekt Transistorschaltung als Eingangskreis für einen Oszillographen eingesetzt wird, sollte die Schutz-Diode möglichst niedrigen Sperrstrom und eine niedrige Änderung der Sperrschicht-Kapazität infolge der Sperrspannung besitzen. Eine derartige Diode ist jedoch vergleichsweise teuer»
Aufgabe der Erfindung ist mithin in erster Liniedie Schaffung einer neuartigen Schutzschaltung für einen Eingangskreis eines Feldeffekt-Transistors, die ohne Verwendung einer Diode einen zufriedenstellenden Schutz gegen Überspannungen zu bieten vermag, wobei gleichzeitig die Kapazität, des Eingangskreises herabgesetzt wurden soll.
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Zur lösung dieser Aufgaben schafft die Erfindung eine Schutzschaltung für einen Eingangskreis eines Sperrschicht-Feldeffekt-Transistors mit mindestens zwei g~Polen, einem s-Pol und einem d-Pol, bestehend aus einem zwischen eine Signal-Eingangsklemme und einen eingangsseitigen g-Pol des Transistors eingeschalteten Eingangsschutz-Widerstand und einer Einrichtung, um den anderen g-Pol unmittelbar oder über einen Gegenspannungs-Widerstand mit dem s-Pol zu verbinden. Der derart geschaltete Schutz-Widerstand schützt den Feldeffekt-Transistor gegen ^ überspannung in Durchlaßrichtung durch Ableitung des ^ Stroms zwischen dem eingangsseitigen g-Pol und dem s-Pol und gegen Überspannung in Sperr-Richtung durch Ableitung des Stroms zwischen dem anderen g-Pol und dem eingangsseitigen g-Pol.
Im folgenden ist die Erfindung in eiuem Ausführungsbei-SfJ el anhand ier Zeichnung näher erläutert. Es zeigen:
Fig. 1 Eunächst ein Schaltbild einer herkömmlichen
S chut· ε schal tang für einen Eingangskreis eines Sperrs chic (rc-SOldeffekt-Trans is tors,
Pig« 2 eine achematische Darstellung eines bei der erfindungsgemäßen Schaltung verwendeten Sperrschicht-Feldeffekt-Transistors,
Fig. 3 ein charakteristisches Diagramm des Sperrschicht Feldeffekt-Trannistors gemäß Fig. 2 und
Fii;, , ein Schaltbild einer Schutzschaltung roit den Merkmalen der Erfindung.
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Zum besseren Verständnis der Erfindung wird zunächst "eine herkömmliche Schutzschaltung für einen Eingangskreis eines Sperrschicht-Feldeffekt-Transistors vom N-Kanal-Typ anhand von Fig· 1 erläutert. Bei dieser Schutzschaltung ist der d-Poi D eines Feldeffekt-Transistors Q.. über einen !testwiderstand R^ an eine Stromquelle E- angeschlossen und der s-P°l über einen Vorspannungswiderstand Rs geerdet. Der g-Pol ist über einen Eingangschutz-Wider— ' stand R vergleichsweise hohen Vierts mit einer Eingangs- : klemme verbunden. Der g-Pol ist außerdem über eine Diode D1 und eine negative Vorspannungsquelle Eg für diese ■ . ^ geerdet·
Bei dieser Schaltungsanordnung wird bei Anlegung einer Überspannung in Durchlaßrichtung der g-Pol des Transistors Q1 gegen den s-Pol positiv vorgespannt, so daß ein Spannungsabfall über dem Widerstand R auftritt. Durch ' entsprechende Auswahl des Werts des Widerstands R ist es mithin möglich$ einen Schutz vor Überspannungen bis zu einem bestimmten Wert zu bieten. Beim Fehlen der Diode Dj wird dagegen die maximale Eingangsspannung bei Überspannungen in Sperr-Richtung durch die Durchbruchspannung zwischen g~ und s-Pol bestimmt. Wenn jedoch die Kathode der Diode D1 mit dem g-Pol des Feldeffekt-Tran- - sistore Q1 und die Anode mit der negativen Stromquelle ~ Β« verbunden ist, leitet die Diode. D1* wenn das Potential des g-'Pols niedriger ist als dasjenige der Stromquelle E„, so daß der Feldeffekt-Transistor Q1 bis hinauf zu der durch den Spannungsabfall über den Widerstand R "bestimmten Spannung geschützt werden kann. Wie eingangs erwähnt, muß jedoch in der einen hohen Eingangswider— stand, erfordernden Eingangs-Scimtzsclialtung die Diode D1 einen geringen Sperrstrom besitzen, wodurch sie · selbstverständlich kostspielig wird.
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Im folgenden ist eine bevorzugte Ausführungsform der Erfindung anhand der Fig. 2 und 4 erläutert. Pig. ist eine schematische Darstellung eines modifizierten Sperrschicht-Feldeffekt-Transistors mit mehreren, beispielsweise zwei, g-Polen G. und G2, wie er für die Erfindungszwecke geeignet ist. Das Spannungs-Strom-Diagramm dieser g-Pole ist in Fig.-3 veranschaulicht. Gemäß Fig* 3 beginnt bei einer bestimmten Spannung V der Strom abrupt zu fließen. Bei entsprechend angeordneten g-Polen G^ und G2 kann die Spannung V ausreichend kleiner eingestellt werden als die Durchbruchspannungen zwischen g- und s-Pol sowie g- und d-Pol.
Fig. 4 veranschaulicht eine Ausführungsform der Erfindung, bei welcher der d-Pol D eines Sperrschicht-Feldeffekt-Transistors Q2 mit der Charakteristik gemäß Fig. 3 über einen Last-Widerstand R-^ an eine Stromquelle Ejj angeschlossen und der s-Pol S über einen Vorspannungs-Widerstand R geerdet ist. Einer der g-Pole G1 ist über einen Eingangsschutz-Viderstand R vergleichsweise hohen Werts an eine Eingangsklemme angeschlossen, während der andere g-Pol G2 unmittelbar mit dem s-Pol S verbunden ist. Wahlweise kann der g-Pol G2 auch unmittelbar geerdet sein, so daß er durch den Spannungsabfall über dem Widerstand Rs gegenüber dem s-Pol S negativ vorgespannt ist.
Bei dieser Anordnung fließt beim Auftreten einer Überspannung in Durchlaßrichtung ein Strom vom g-Pol G^ zum s-Pol S, wobei der Feldeffekt-Transistor durch den Spannungsabfall über den Widerstand R geschützt wird. Beim Auftreten einer Überspannung in Sperr-Richtung fließt dagegen der Strom mit der Schwellwert-Spannung V2 gemäß Fig. 3 vom g-Pol G2 zum g-Pol G., so daß der Feldeffekt-Transistor ^9 gleichermaßen gegen Überstrom
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in Sperr-Riohtung durch den Spannungsabfall über den Widerstand R geschützt werden kann. Obgleich der Sperrschicht-Feldeffekt-Transistor vorstehend als U-dotierter Transistor beschrieben ist, kann ersichtlicherweise ein P-dotierter'Sperrsohicht-Peldeffekt-Trarisistor mit gleichen Ergebnissen angewandt werden.
Die Erfindung schafft folglich eine neuartige Schutzschaltung, bei welcher durch einen mit einem g-Pol zusammengeschalteten Schutz-Widerstand ein Schutz gegen
Überspannungen in Durchlaß- und Sperr-Riohtung gewähr- j|
leistet werden kann, ohne daß Schutz-Dioden verwendet zu werden brauchten, wie dies bei den herkömmlichen Schaltungen der Pail ist» Da die Sperrschicht-Kapazität der Diode nicht mit dem Sperrschicht-Feldeffekt-Transistor parallelgeschaltet ist, kann erfindungsgemäß in vorteilhafter Weise die Kapazität des Eingangskreises herabgesetzt werdent
Zusammenfassend schafft die Erfindung mithin eine Schutz-
eineiy
schaltung für'Sperrschicht-Feldeifekt-Transistör, wobei der Transistor mehrere g-Pole aufweist, ein Eingangsschutz-Widerstand zwischen eine Signal-Eingangsklemme und einen eingangsseitigen g-Pol geschaltet und der ™
andere g-Pol an den s-Pol des Feldeffekt-Transistors angeschlossen ist. Der Schutz-Widerstand schützt den Feldeffekt-Transistor vor Überspannung in Durchlaßrichtung durch Ableitung des Stroms zwischen dem eingangsseitigen g-Pol und dem s-Pol und gegen Überspannungen in Sperr-Richtung durch Ableitung des Stroms zwischen dem anderen ' ■ -g-Pol und dem eingangsseitigen g-Pol. . '
Obgleich die Erfindung vorstehend in einer bevorzugten Ausführungsform dargestellt und beschrieben ist, ist die Erfindung keineswegs darauf beschränkt, da dem
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Faohmann selbstverständlich zahlreiche Änderungen und Abwandlungen möglich sind, ohne daß der Rahmen und der Grundgedanke der Erfindung verlassen werden.
-7-
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Claims (1)

  1. ■7- ' ■ '
    P a t e η t a η s ρ r ü c h e
    Sohutzsohaltung für einen Eingangskreis eines Feldeffekt-Transistors, dadurch gekennzeichnet, daß der Feldeffekt-Transistor mindestens zwei g-Pole aufweist, daß ein Eingangschutz-Widerstand zwischen eine Signai-Eingangsklemme und einen eingangsseitigen g-Pol eingeschaltet ist und daß der andere g-Pol unmittelbar oder über einen negativ vorgespannten Widerstand an den s-Pol des^ Feldeffekt-Transistors angeschlossen ist, Wobei der Widerstand den Feldeffekt-Transistor vor Überspannungen in Durchlaßrichtung durch Ableitung des Stroms zwischen dem eingangs-' seitigen g-Pol und dem s-Pol und vor Überspannungen in Sperr-Richtung durch Ableitung des Stroms zwischen dem anderen g-Pol und dem eingangsseitigen g-Pol schützt,
    2, Sphutzschaltung nach Anspruch 1 s dadurch gekennzeichiiet, daß der Sperrsohicht-Feldeffekt-Transistor U-dotiert
    3· Schutzschaltung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Sperrschicht-Feldeffekt-Transistor P-dotiert ist« *
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    Oftl&NAL INSPECTED
    Leerseite
DE19702011303 1969-03-13 1970-03-10 Schutzschaltung fuer einen eingangskreis eines sperrschicht feldeffekt transistors Withdrawn DE2011303B2 (de)

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