DE2160108A1

DE2160108A1 - Integrierter Transistor mit Sättigungsanzeiger

Info

Publication number: DE2160108A1
Application number: DE19712160108
Authority: DE
Inventors: Thomas Marinus Scottsdale Ariz.; Long Ernest Leroy San Jose Calif.; Russell Ronald Winston Mesa Ariz.; Frederiksen (V.StA.). M
Original assignee: Motorola Inc
Current assignee: Motorola Solutions Inc
Priority date: 1970-12-10
Filing date: 1971-12-03
Publication date: 1972-06-29
Also published as: DE7145628U; NL7116857A

Description

Integrierter Transistor mit Sättigungsanzeiger Die Erfindung betrifft einen integrierten Transistor mit Sättigungsanzeiger.
Während des normalen Betriebs eines Transistors ist der Emitter in Vorwärtsrichtung betrieben, während der Kollektor gegenüber der Basis in Sperrichtung betrieben wird. Ist der Transistor so stark durchgesteuert, daß sowohl der Emitter als auch der Kollektor gegenüber der Basis in Vorwärtsrichtung betrieben werden, so wird der Transistor als gesättigt bezeichnet und im Zustand der Sättigung folgt der Ausgang des Transistors entweder am Kollektor oder am Emitter nicht der Basisansteuerung.
Demzufolge kann eine elektronische Ausrüstung, die mit einem gesättigten Transistor verbunden ist, nicht einwandfrei arbeiten und Aussagen, die von einem Rechner unter Einbeziehung des gesAttigten Transistors getroffen werden, sind als ungültig zu bezeichnen. Dieser Überlegung folgend, ist eine Anzeige erforderlich, aus der hervorgeht, daß sich ein Transistor in Sättigung befindet.
Davon ausgehend, daß die in vielen elektronischen Ausrüstungen verwendeten Transistoren in integrierter Form aufgebaut sind, erweist sich ein Sättigungsanzeiger als vorteilhaft, der zur Überwachung des Transistors in letzteren integriert werden kann.
Der Erfindung liegt demnach die Aufgabe zugrunde, einen Sättigungsanzeiger für Transistoren zu schaffen. Darüber hinaus wird bezweckt, einen Sättigungsanzeiger für Transistoren zu schaffen, der als Teil einer integrierten Schaltung, die den Transistor enthält, einbezogen werden kann.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß eine erste Zone einer Leitfähigkeit auf einem Substrat angeordnet ist und als Kollektor eines Transistors wirkt, daß eine zweite Zone einer entgegengesetzten Leitfähigkeit zumindest teilweise innerhalb der ersten Zone liegt und als Basis des Transistors wirkte daß eine dritte Zone einer ersten Leitfähigkeit zumindest teilweise innerhalb der zweiten Zone liegt und als Emitter des Transistors wirkt und eine vierte Zone eineæ-zweiten Störstellengehalts in der ersten Zone liegt und von der zweiten Zone durch einen Teil der ersten Zone getrennt ist, wobei diese vierte Zone als Sättigungsanzeigebezirk wirkt.
Eine besonders vorteilhafte Verwirklichung der Erfindung liegt darin, daß eine zusätzliche halbleitende Zone des gleichen Störstellengehalts wie die Basis des Transistors innerhalb der integrierten Schaltung vorgesehen ist, die zumindest teilweise den Kollektor des Transistors umgibt. Im Zustand der Sättigung fließt ein Strom zwischen der Basiszone und der zusätzlichen Zone, wonach der Fluß dieses Stromes ein Signal bzw. eine Abschaltvorrichtung zur Trennung der elektronischen Ausrüstung steuern kann.
Weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung gehen aus der nachfolgenden Beschreibung in Verbindung mit den Ansprüchen und der Zeichnungen hervor.
Es zeigen.
- Figur 1 - eine Querschnittsdarstellung eines Teiles einer integrierten Schaltung unter Einbezug der erfindungsgomässen Anordnung und - Figur 2 - eine Draufsicht eines Teiles der in Figur 1 gezeigten, integrierten Schaltung.
Vorgesehen ist ein Substrat 10 mit einer Leitfähigkeit vom Typ P, auf dem sich eine epitaxiale Schicht 12 einer Leitfähigkeit vom Typ N befindet. In der epitaxialen Zone 12 ist eine Basis zone 14 einer Leitfähigkeit vom Typ P und in der Mitte der Zone 14 eine Zone 16 einer Leitfähigkeit vom Typ N vorgesehen.
Die Zonen 12, 14 und 16 bilden demnach den Kollektor, die Basis und den Emitter eines NPN-Transistors und die Elektroden 18, 20 und 22 jeweils die Elektroden für den Kollektor 12, die Basis 14 und den Emitter 16. Eine N -Zone 23 ist in der Kollektor-Zone 12 unter dem Kontakt 18 angeordnet, um die Bildung einer nicht ohmschen Verbindung zwischen dem Kollektor 12 und dem Kontakt 18 zu verhindern. Normalerweise ist der Emitter 16 gegenüber der Basis 14 negativ vorgespannt und der Kollektor 12 gegenüber der Basis 14 positiv vorgespannt. Wird jedoch die Basis 14 ausreichend stark durchgesteuert, so daß nicht nur der Emitter 16 gegenüber der Basis 14, sondern auch der Kollektor 12 gegenüber der Basis 14 negativ vorgespannt ist, so wird der NPN-Transistor als gesättigt bezeichnet und dieser Transistor arbeitet nicht mehr linear. Um diesen Sättigungszustand anzeigen zu können, ist der U-förmige Bezirk 24 eines Materials der Leitfähigkeit P in der epitaxialen Schicht 12 in der Weise angeordnet, daß dieser teilweise den Kollektorelektrodenkontakt 18 umgibt, wobei für den U-förmigen Bezirk 24 eine Elektrode 26 vorgesehen ist.
Befindet sich der beschriebene NPN-Transistor im Zustand der Sättigung, so folgt hieraus nicht nur eine Löcherinjektion von der Basiszone 14 in die Kollektorzone 12, sondern gleichfalls in die P-Zone 24. Demzufolge fließt ein Strom in einer Schaltung 28 zwischen der Basis-Elektrode 20 und der Elektrode 26 für die Zone 2h, wodurch der in der Schaltung 28 enthaltene Anzeiger 30 auslöst, um anzuzeigen, daß der Transistor einerseits gesättigt ist und daß die elektronische Anordnung, zu der dieser Transistor gehört, nicht einwandfrei arbeitet; zum anderen kann der Anzeiger 30 vorteilhafterweise an eine Schutzschaltung angeschlossen werden, die die Vorrichtung abschaltet, zu der der gesättigte Transistor gehorn.
Während die Zone 24 nur aus Gründen der Vereinfachung in U-Form dargestellt wurde, kann diese Zone in gleicher Weise jede andere Form besitzen, vorausgesetzt, daß diese von der Basiszone durch einen Teil der Kollektorzone getrennt ist.
Davon abgesehen, daß sich die Beschreibung auf einen NPN-Transistor und einen Sättigungsanzeiger in integrierter Schaltungsform bezieht, kann durch Anderung der Leitfähigkeitstypen der verwendeten Materialien ein PNP-Transistor mit einem Sättigungsan-Zeiger ebenfalls in integrierter Form aufgebaut werden.
Zusammenfassend wurde ein integrierter Transistor mit Sättigungsanzeiger beschrieben, bevor festgestellt wurde, daß im Sättigungszustand eines Transistors der Ausgang nicht der Basisansteuerung folgt und demnach der Ausgang der Ausrüstung, die den gesättigen Transistor enthalt nicht einwandfrei bzw. ungültig ist.
Der erfindungsgemäß aufgebaute, integrierte Transistor mit Sättigungsanzeiger umfaßt eine zusätzliche Elektrode, über die ein etwaig vorliegender Sättigungszustand des Transistors gemeldet wird.

Claims

Schutzansprüche

Integrierter Transistor mit Sättigungsanzeiger, dadurch g e k e n n z e i c h n e t, daß eine erste Zone (12) einer Leitfähigkeit (N) auf einem P-Substrat <10) angeordnet ist und als Kollektor (12) eines Transistors wirkt, daß eine zweite Zone einer entgegengesetzten Leitfähigkeit (P) zumindest teilweise innerhalb der ersten Zone liegt und als Basis <14) des Transistors wirkt, daß eine dritte Zone einer ersten Leitfähigkeit zumindest teilweise innerhalb der zweiten Zone liegt und als Emitter <16) des Transistors wirkt und eine vierte Zone eines zweiten Stdrstellengehalts in der ersten Zone liegt und von der zweiten Zone durch einen Teil der ersten Zone getrennt ist, wobei diese vierte Zone als Sättigungsanzeigebezirk (30) wirkt.
2. Integrierter Transistor mit Sättigungsanzeiger nach Anspruch 1, dadurch g e k e n n z e i c h n e t, daß Kontakte (18) auf dem Sättigungsanzeigebezirk (30) und auf der Basis zone (14) vorgesehen sind und eine Schaltung mit einem Sättigungsanzeiger zwischen den Kontakten angeschlossen ist.
3. Integrierter Transistor mit Sättigungsanzeiger nach Anspruch 1, dadurch g e k e n n z e i c h n e t, daß die erste Zone aus einem Material einer Leitfähigkeit des Typs N besteht.
4. Integrierter Transistor mit Sättigungsanzeiger nach Anspruch 1, dadurch g e k e n n z e i c h n e t, daß das Substrat (10) aus einem Material einer Leitfähigkeit des Typs P und die erste Zone aus einem Material einer Leitfähigkeit des Typs N besteht.
5. Integrierter Transistor mit Sättigungsanzeiger nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Sättigungsanzoigebezirk (30) zumindest teilweise die zweite Zone umgibt.

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