NL7906222A - Beveiligingsinrichting voor het beveiligen van halfge- leidercomponenten voor een laag vermogen. - Google Patents

Beveiligingsinrichting voor het beveiligen van halfge- leidercomponenten voor een laag vermogen. Download PDF

Info

Publication number
NL7906222A
NL7906222A NL7906222A NL7906222A NL7906222A NL 7906222 A NL7906222 A NL 7906222A NL 7906222 A NL7906222 A NL 7906222A NL 7906222 A NL7906222 A NL 7906222A NL 7906222 A NL7906222 A NL 7906222A
Authority
NL
Netherlands
Prior art keywords
protection device
thyristor
common
layer
plate
Prior art date
Application number
NL7906222A
Other languages
English (en)
Original Assignee
Asea Ab
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Asea Ab filed Critical Asea Ab
Publication of NL7906222A publication Critical patent/NL7906222A/nl

Links

Classifications

    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L29/00Semiconductor devices specially adapted for rectifying, amplifying, oscillating or switching and having potential barriers; Capacitors or resistors having potential barriers, e.g. a PN-junction depletion layer or carrier concentration layer; Details of semiconductor bodies or of electrodes thereof ; Multistep manufacturing processes therefor
    • H01L29/40Electrodes ; Multistep manufacturing processes therefor
    • H01L29/43Electrodes ; Multistep manufacturing processes therefor characterised by the materials of which they are formed
    • H01L29/45Ohmic electrodes
    • H01L29/456Ohmic electrodes on silicon
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L23/00Details of semiconductor or other solid state devices
    • H01L23/48Arrangements for conducting electric current to or from the solid state body in operation, e.g. leads, terminal arrangements ; Selection of materials therefor
    • H01L23/488Arrangements for conducting electric current to or from the solid state body in operation, e.g. leads, terminal arrangements ; Selection of materials therefor consisting of soldered or bonded constructions
    • H01L23/492Bases or plates or solder therefor
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L23/00Details of semiconductor or other solid state devices
    • H01L23/58Structural electrical arrangements for semiconductor devices not otherwise provided for, e.g. in combination with batteries
    • H01L23/62Protection against overvoltage, e.g. fuses, shunts
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L25/00Assemblies consisting of a plurality of individual semiconductor or other solid state devices ; Multistep manufacturing processes thereof
    • H01L25/18Assemblies consisting of a plurality of individual semiconductor or other solid state devices ; Multistep manufacturing processes thereof the devices being of types provided for in two or more different subgroups of the same main group of groups H01L27/00 - H01L33/00, or in a single subclass of H10K, H10N
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L27/00Devices consisting of a plurality of semiconductor or other solid-state components formed in or on a common substrate
    • H01L27/02Devices consisting of a plurality of semiconductor or other solid-state components formed in or on a common substrate including semiconductor components specially adapted for rectifying, oscillating, amplifying or switching and having potential barriers; including integrated passive circuit elements having potential barriers
    • H01L27/04Devices consisting of a plurality of semiconductor or other solid-state components formed in or on a common substrate including semiconductor components specially adapted for rectifying, oscillating, amplifying or switching and having potential barriers; including integrated passive circuit elements having potential barriers the substrate being a semiconductor body
    • H01L27/06Devices consisting of a plurality of semiconductor or other solid-state components formed in or on a common substrate including semiconductor components specially adapted for rectifying, oscillating, amplifying or switching and having potential barriers; including integrated passive circuit elements having potential barriers the substrate being a semiconductor body including a plurality of individual components in a non-repetitive configuration
    • H01L27/0688Integrated circuits having a three-dimensional layout
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L29/00Semiconductor devices specially adapted for rectifying, amplifying, oscillating or switching and having potential barriers; Capacitors or resistors having potential barriers, e.g. a PN-junction depletion layer or carrier concentration layer; Details of semiconductor bodies or of electrodes thereof ; Multistep manufacturing processes therefor
    • H01L29/66Types of semiconductor device ; Multistep manufacturing processes therefor
    • H01L29/86Types of semiconductor device ; Multistep manufacturing processes therefor controllable only by variation of the electric current supplied, or only the electric potential applied, to one or more of the electrodes carrying the current to be rectified, amplified, oscillated or switched
    • H01L29/861Diodes
    • H01L29/87Thyristor diodes, e.g. Shockley diodes, break-over diodes
    • HELECTRICITY
    • H02GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02HEMERGENCY PROTECTIVE CIRCUIT ARRANGEMENTS
    • H02H9/00Emergency protective circuit arrangements for limiting excess current or voltage without disconnection
    • H02H9/04Emergency protective circuit arrangements for limiting excess current or voltage without disconnection responsive to excess voltage
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2224/00Indexing scheme for arrangements for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies and methods related thereto as covered by H01L24/00
    • H01L2224/01Means for bonding being attached to, or being formed on, the surface to be connected, e.g. chip-to-package, die-attach, "first-level" interconnects; Manufacturing methods related thereto
    • H01L2224/26Layer connectors, e.g. plate connectors, solder or adhesive layers; Manufacturing methods related thereto
    • H01L2224/31Structure, shape, material or disposition of the layer connectors after the connecting process
    • H01L2224/32Structure, shape, material or disposition of the layer connectors after the connecting process of an individual layer connector
    • H01L2224/321Disposition
    • H01L2224/32151Disposition the layer connector connecting between a semiconductor or solid-state body and an item not being a semiconductor or solid-state body, e.g. chip-to-substrate, chip-to-passive
    • H01L2224/32221Disposition the layer connector connecting between a semiconductor or solid-state body and an item not being a semiconductor or solid-state body, e.g. chip-to-substrate, chip-to-passive the body and the item being stacked
    • H01L2224/32245Disposition the layer connector connecting between a semiconductor or solid-state body and an item not being a semiconductor or solid-state body, e.g. chip-to-substrate, chip-to-passive the body and the item being stacked the item being metallic
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2924/00Indexing scheme for arrangements or methods for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies as covered by H01L24/00
    • H01L2924/10Details of semiconductor or other solid state devices to be connected
    • H01L2924/11Device type
    • H01L2924/13Discrete devices, e.g. 3 terminal devices
    • H01L2924/1301Thyristor
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2924/00Indexing scheme for arrangements or methods for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies as covered by H01L24/00
    • H01L2924/30Technical effects
    • H01L2924/301Electrical effects
    • H01L2924/3011Impedance

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Condensed Matter Physics & Semiconductors (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Computer Hardware Design (AREA)
  • Ceramic Engineering (AREA)
  • Emergency Protection Circuit Devices (AREA)
  • Thyristors (AREA)

Description

/ ‘ Γ- - 1 - Η.Ο. 27.894
Asea ΑΒ, te VasterSs, Zweden
Beveiligingsinrichting voor het beveiligen van halfgeleidercomponenten voor een laag vermogen.
De uitvinding heeft betrekking op een beveiligings-: inrichting voor het beveiligen van halfgeleidercomponenten ; voor een laag vermogen tegen overspanningen die optreden op de j aansluitleidingen van de componenten. 1
In een aantal toepassingen bestaat er de behoefte aan < 5 een doelmatige goedkope en betrouwbare overspanning-beveiligings- ; ; inrichting voor het beveiligen van halfgeleidercomponenten voor j ; een laag vermogen tegen overspanningen die optreden op de aan- : : sluit leidingen van de componenten. Onder halfgeleidercomponenten I van laag vermogen worden in dit verband bedoeld dioden, ! 10 transistoren, geïntegreerde schakelingen enzovoort die ontworpen --------- _ zijn voor stromen van maximaal één of enkele amperes en spanningen van maximaal honderd of enkele honderden volts, en in | t · .het bijzonder componenten en schakelingen voor signaalverwerking.
Een bijzonder voorbeeld van een toepassing voor zulk een over- 15 spanning-beveiligingsinrichting zijn telefooninstallaties, waarbij halfgeleiderschakelingen in toenemende mate worden toegepast zowel in telefoonstations als in telefoontoestellen.
Voor genoemde doelstelling is het bekend om gasontladings-buizen toe te passen. Het nadeel van deze is een trage ontsteking, 20 waardoor een overspanning een hoge amplitude kan bereiken alvorens . de bescherming in werking wordt gesteld. Voorts is bij deze buizen ; de nauwkeurigheid van de ontsteekspanning middelmatig.
i t S Het is eveneens bekend om zinkoxide-varistors als over- i i t 1 spanning-beveiligingsinrichtingen toe te passen. Het nadeel van 1 25 i deze zijn een relatief hoge lekstroom tijdens normaal bedrijf j en een slecht gedefinieerd niveau van beveiliging. Bovendien j t -ï- 790 62 22 % ' 2 i 9 vertonen deze varistors een niet-onaanzienlijke verslechtering· bij herhaalde overspanningen.
Toorts is het ook bekend om zenerdiodes als overspanning-beveiligingsinrichtingen toe te passen voor haldgeleidercompo-nenten. Echter moeten deze grote afmetingen hebben om te voldoen 5 aan een energie-absorptiecapaciteit van voldoende hoogte.
Bovendien hebben vari'stors en zenerdioden een relatief hoge capaciteit, wat een slechte invloed heeft op de transmissie van signalen van hoge frequentie over de leidingen waarop de overspanning-beveiligingsinrichting is aangesloten, 10
De uitvinding heeft ten doel te voorzien in een doelmatige, goedkope en betrouwbare overspanning-beveiligings-inrichting die snel is, die een góed gedefinieerd en constant beveiligingsniveau heeft en die een lage lekstroom heeft, een lage capaciteit en kleine afmetingen. 15
Dit doel wordt volgens de uitvinding daardoor bereikt, dat de beveiligingsinrichting bestaat uit ten minste twee takken voor de verbinding tussen enerzijds een voor de takken gemeenschappelijk aansluitpunt en anderzijds elk van de aansluit-leidingen,waarbij elke tak bestaat uit een thyristor die is 20 geschakeld voor zelf-ontsteking bij een voorgeschreven spanningsniveau, alsmede een diode die anti-parallel aan de thyristor is geschakeld, en waarbij de thyristoren van de takken dezelfde geleidingsrichting hebben gezien van het gemeenschappelijke aansluitpunt. 2jj
De uitvinding zal hierna nader worden toegelicht aan de hand van de tekening, waarin: fig. 1 een uitvoeringsvorm van een overspanning-beveiligingsinrichting volgens de uitvinding en zijn aansluiting toont; . 30 fig. 2 een doorsnede door een thyristor illustreert,, die' in de beveiligingsinrichting is opgenomen; fig. 3 een vervangingsschema van een thyristor volgens fig. 2 voorstelt; 55 fig. 4 de s tro om-spanning-karakteri st i ek van de thyristor ' 790 6 2 22 « 5 in de voorwaartse richting weergeeft; fig. 5 illustreert op welke wijze de thyristor en de diode in een tak van de overspanning-freveiligingsinrichting kan worden geïntegreerd; fig. 6 een uitvoeringsvorm van de overspanning-beveili- 5 gingsinrichting voorstelt, waarbij de thyristor van de verschillende takken zijn geïntegreerd in een halfgeleiderplaat en waarbij de dioden van de verschillende takken zijn geïntegreerd in een tweede halfgeleiderplaat; en fig. 7 toont op welke wijze de gehele overspanning- 10 beveiligingsinrichting kan worden geconstrueerd in een enkele halfgeleiderplaat.
Fig. 1 toont symbolisch een elektronische keten E die halfgeleidercomponenten bevat, bijvoorbeeld een inrichting van een telefooncentrale of een schakeling opgenomen in een telefoon- 15 toestel. De keten is verbonden met de leidingen A en B (bijvoorbeeld abonneelijnen), die zowel signalen als voedingsspanningen kunnen overdragen en waarop overspanningen de keten E kunnen bereiken.
Een impedantie, bijvoorbeeld een parasitaire capaciteit G 20 kan bestaan tussen de keten E en aarde. Overspanningen kunnen optreden zowel tussen de leidingen A en B als tussen de leidingen en aarde.
De overspanning-beveiligingsinrichting bestaat uit drie takken die elk voorzien zijn van een thyristor , T2, TJ.die .25 antiparallel aan een diode D1, D2, DJ is geschakeld. De takken zijn verbonden tussen enerzijds een gemeenschappelijk aansluit-punt P en de aansluitklemmen a, b en c van de overspanning-beveiligingsinrichting. Deze klemmen zijn op hun beurt verbonden met de leidingen A en B en aarde. Elke thyristor is zodanig 30 geconstrueerd, dat deze automatisch ontsteekt bij een doorslag-spanning (fig. 4) die de spanning overschrijdt, die tydens normaal bedrijf heerst tussen de leidingen A en B, of tussen een leiding en aarde. De doorslagspanning definieert het beveiligingsniveau van de beveiligingsinrichting. 35 790 6 2 22 ' .: 4 ♦" 7
De beveiligingsinrichting is bedoeld vobr de toepassing in ketens, waarbij de aansluitleidingen bij een kortsluiting een gelijkstroom kunnen afleveren die een bepaalde maximale waarde heeft, bijvoorbeeld 100 mA. Dit is gewoonlijk het geval bij telefonie-inrichtingen. 5
Elke transistor is zodanig vervaardigd dat zijn houdstroqm de bovengenoemde waarde overschrijdt.
Indien bijvoorbeeld een positieve overspanning ten opzichte van aarde de leiding A bereikt en een amplitude heeft die de doorslagspanning'van de thyristoren overschrijdt, zal de 10 thyristor T3 worden omtstoken. In principe heeft dit een kortsluiting van de leiding A naar aarde als gevolg via de diode D1 en de thyristor T3* waardoor de keten E is beveiligd. Wanneer de overspanning verdwijnt, neemt de thyristor T3 zijn niet-geleidende toestand in, zodra de stroom daardoorheen lager ia 15 dan de houdstroom.
De overeenkomstige functie wordt verkregen onafhankelijk van de polariteit van de binnenkomende overspanning en onafhankelijk of de overspanning ontstaat tussen een leiding en aarde of tussen de leidingen onderling. Ten minste één van de thyristoren 20 T1-T3 zal steeds worden ontstoken en de keten E beveiligen.
Omdat de spanning over de beveiligingsinrichting laag is, aanzienlijk lager dan het beveiligingsniveau, wanneer de beveiligingsinrichting functioneert, zal de overspanningsenergie wezenlijk worden opgenomen door de lijnimpedantie en slechts in ^5 zeer kleine mate door de beveiligingsinrichting. De beveiligingsinrichting kan derhalve zeer kleine afmetingen hebben, die onder andere het voordelige effect met zich meebrengt, dat de schadelijke capaciteit Van de beveiligingsinrichting laag wordt.
De doorslagspanning van de thyristoren kan zeer goed . 30 worden gedefinieerd, zoals hierna duidelijk zal worden, en het beveiligingsniveau kan derhalve met grote nauwkeurigheid worden gehandhaafd op een gewenste waarde.
Het is mogelijk gebleken een thyristor zodanig uit te voeren, dat deze zich zeer snel ontsteekt, bijvoorbeeld binnen 35 790 6 2 22 5 { enkele tien nanoseconden en derhalve zal de beveiligingsinrichting in werking worden gesteld alvorens een overspanning de tijd krijgt schadelijke waarden aan te nemen.
Een overspanning-beveiligingsinriohting volgens de uitvinding bestaat uit een aantal takken die zijn aangesloten op 5 een gemeenschappelijk aansluitpunt. Op deze wijze zullen alle in de inrichting opgenomen halfgeleidercomponenten een punt gemeenschappelijk hebben. Gebleken is, dat dit aanzienlijke voordelen met zich meebrengt. Ten eerste kunnen zoals hierna zal worden toegelicht, de halfgeleidercomponenten worden 10 geïntegreerd in één of een klein aantal halfgeleiderplaten.
, Yoorts kan een gemeenschappelijk metalen lichaam worden aangebracht voor het absorberen van de dissipatie-energie die in de beveiligingsinrichting bij een overspanning wordt ontwikkeld.
Beide effecten leveren belangrijke voordelen op, zowel ten aan- ^ zien van de vervaardiging als goedkoopte.
Omdat in het geval dat een overspanning optreedt, de energie nooit tegelijkertijd wordt ontwikkeld in meer dan twee of ten hoogste drie componenten van de beveiligingsinrichting, kunnen de afmetingen van het genoemde energie-absorberende 20 lichaam zo klein mogelijk worden gehouden.
Fig. 2 toont een doorsnede door een in de beveiligingsinrichting opgenomen thyristor. Be thyristor heeft een eerste emitterlaag 1, twee basislagen 2 en 3 en een tweede emitterlaag 4*
Be emitterlagen zijn sterker gedoteerd dan de basislagen. Ten- 25 einde het injectierendement van de anode-emitter-overgang te verkleinen is een sterk gedoteerde laag 3* van het N-type in de basislaag 5 aangebracht nabij de emitterlaag 4· De verontreini- gingsconcentratie van het gedeelte van de laag 3* dat het dichtst bij de emitterlaag 4 ligt» heeft bij voorkeur een verontreini- 30 gingsconcentratie die in dezelfde orde van grootte ligt als die van het gedeelte van de laag 4 cLat het dichtst bij de laag 3’ ligt. Be laag 1 is voorzien van een kathode-contact 6 en de laag 4 van een anodecontact 5· Teneinde een lage contactweerstand tussen het contact 6 en de laag 1 te verkrijgen, is een laag 7 35 790 6 2 22 » ' ----. 6 4.
van platinasilicide nabij het contact 6 aangebracht» De contacten 5 en 6 bestaan uit metalen lagen, bijvoorbeeld goudlagen.
Het is eveneens mogelijk onder het contact 5 een laag Van platinasilicide aan te brengen om de contactweerstand te verlagen. De laag 1 is voorzien van kortsluitgaten 8, die over het 5 oppervlak daarvan zijn verdeeld en waardoorheen de basislaag 2 zich uit strekt tot aan het kathodecontact 6-7'. Een dunne P+-laag 9 'is aangebracht aan de rand van de basislaag 2. Bij voorkeur loopt deze om de gehele rand van de basislaag en omgeeft aldus de emitterlaag 1. Tezamen met de laag 5 vormt de laag 9 een zener- ^ diode die een omgekeerde spanning heeft bij een positieve spanning tussen de anode en de kathode van de thyristor. De door-slagspanning (knie-spanning) van de zenerdiode wordt gedeeltelijk bepaald door de verontreinigingsconcentratie van de laag 9 en gedeeltelijk door de krommiigsstraal r^ (fig, 2) aan de rand van de 15 laag 9· Door een geschikte keuze van deze twee variabelen kan de doorslagspanning op een gewenste waarde worden gebracht» Teneinde zeker te zijn dat de doorslagspanning optreedt over de zenerdiode en niet in de thyristor zelf, is de dotering van de laag 9 bij voorkeur sterker dan de dotering van de laag 2 en bovendien 20 is de kr ommings straal r.j aan de rand van de laag 9 kleiner dan de krommingsstraal r2 aan de rand van de laag 2, Een laag 10 van platinasilicide levert een verbinding van een lage ohmse weerstand in laterale richting van de zenerdiode naar de basislaag 2 van de thyristor zelf. Het oppervlak van de thyristor is bedekt 25 door een laag 11 van siliciumdioxide. Een ringvormige beschermingslaag 12 die sterk U-gedoteerd is, loopt rondom de rand van de inrichting en verhindertoppervlaktelekstromen.
Pig. 3 toont schematisch dat de thyristor bestaat uit lagen 1-4 en de contacten 5 en 6. Een diode 13 die bij een 30 positieve anodespanning zich in de geleider/^estand bevindt, bestaat uit de lagen 4» 5' en 5 en is in serie geschakeld met de zenerdiode 14 gevormd uit de lagen 3 en 9. De weerstand ET in fig. 2 bestaat uit de laterale weerstand van de laag 10 en van de laag 2 tot aan de rand van de emitterlaag 1. De weerstand E2 35 790 62 22 * 7 in fig. 2 "bestaat uit de laterale weerstand van de laag 2 van de rand van de laag 1 tot aan het meest nabij gelegen kortsluit-gat 8.
Wanneer de spanning over de thyristor op het contact 5 positief is en de kniespanning van de zenerdiode overschrijdt, 5 vloeit een stroom door de dioden 15 en 14 en de weerstandaiRI en R2 naar de kathode van de thyristor. Wanneer de spanningsval over de weerstand R2 zo groot wordt dat de spanningsval (ongeveer 0,5 tot 1 Yolt) voor de geleidende toestand van de overgang tussen de lagen 1 en 2 wordt bereikt, begint de laag 1 elektronen te injecteren aan zijn rand die het dichtst bij de zenerdiode is gelegen, waarna de ontsteking zich snel uitbredit over het thyristor-oppervlak.
3?ig. 4 toont de stroom-spanning-karakteristiek van de overspanning-beveiligingsinriohting, waarbij ïï^. de kniespanning 15 van het zenerdiodegedeelte voorstelt, de ontsteekspanning van de beveiligingsinrichting weergeeft, de ontsteekstroom van de beveiligingsinrichting en 1^ zijn houdstroom voorstelt.
Pig. 5 toont op welke wijze de thyristor en de diode in één tak van de overspanning-beveiligingsinriehting kan worden 20 geïntegreerd. 3?ig. 5a toont een tak T1-D1 van de beveiligingsinrichting. Pig. 5b illustreert op welke wijze deze twee componenten in een gemeenschappelijke halfgeleiderplaat kunnen worden gevormd. Deze heeft een centrale weinig H-gelei&ende laag 20.
Het diodegedeelte van het componenten ligt aan de rechter zijde 25 van de lijn D-D’ in de fig. en het thyristorgedeelte aan de linker zijde van deze lijn. De anodelaag van de diode bestaat uit de laag 22 van het P-geleidingstype en zijn kathodelaag uit de laag 20. De anode-emitter van de thyristor bestaat uit de laag 21 van het P+-geleidingstype, zijn W-basis uit de laag 20 en 50 zijn P-basis uit de laag 22, terwijl zijn kathode-emitter uit de laag 24 van het ΪΓ -geleidingstype, die voorzien is van de kortsluitgaten 25· De geïntegreerde zenerdiode bestaat uit de laag 20 en de laag 23 van het P+-geleidingstype. Het component heeft contacten 27 en 28 aan tegenover elkaar gelegen opper- ^5 790 62 22 8 vlakken. Aangrenzend aan liet contact 28 is een laag 26 van het N+-geleidingstype aangebracht, teneinde een lage contactweerstand tot stand te brengen. De constructie en functie van het thyristor- gedeelte komt in beginsel overeen met die hierboven is beschreven aan de hand van de fig. 2 t/m 4* Een metalen 'lichaam 29 met een 5 dikte van bijvoorbeeld één of enkele millimeters is aangebracht volgens een drukeontact of gesoldeerd contact met het contact 28 van het siliciumplaatje. Het lichaam is bedoeld voor het opnemen en afgeven de in het component ontwikkelde energie. Het lichaam is bij voorkeur vervaardigd van wolfraam of molybdeen. 10
In deze uitvoeringsvorm omvat de beveiligingsinriehting •dus een siliciumplaat voor elke tak. De siliciumplaten kunnen in gescheiden inkapseis worden ondergebracht. Deze kunnen voorts in één en dezelfde inkapseling worden ondergebracht en het lichaam 29 kan gemeenschappelijk zijn voor de platen en dienst 15 doen als het gemeenschappelijke aansluitpunt P.
Fig. 6A toont schematisch op welke wijze de thyristoren T1-T3 im een beveiligingsinrichting met drie takken kan worden ge-integreerd in een eerste siliciumplaat en de diodes D1-D3 in een tweede siliciumplaat. Fig. 6b toont meer in detail de 20 constructie van een beveiligingsinriehting volgens fig. 6a.
Een eerste siliciumplaat 30 bevat de drie thyristoren Τ1*··Τ3· ........
De anode-emitterlaag 31 is voor allen gemeenschappelijk. De thyristor Tl heeft een H-basislaag 32, een P-basislaag 33, een H-emit ter laag 34 <üe voorzien is van een kort sluitgat, een 25 kathodecontact 35· Duidelijkheidshalve is de geïntegreerde zenerdiode (bijvoorbeeld 20-23 im fig. 5b) in de figuur niet getoond. De andere twee thyristoren T2 en T3 hebben dezelfde constructie en zijn voorzien van kathodec ontac t en 35" en 35’.
De laag 31 van het P+-geleidingstype strekt zich uit tot aan het jq bovenoppervlak'van de plaat 30’ en scheidt de thyristoren van elkaar, waardoor de lekstromen van de twee niet-geleidende thyristoren worden verlaagd, wanneer één thyristor stroom voert.
Een metalen contact 36 is op het onderoppervlak van de plaat 30 aangebracht. ^5 790 62 22 ί 9
Een tweede siliciumplaat 40 omvat de drie dioden D1-DJ.
De F -geleiding en F-geleidende lagen 41 en 42 zijn gemeenschappelijk, alsmede het metalen contact 45· De diode D1 heeft een anodelaag 43 van het P-geleidingstype en een anodecontact 44·
De andere twee dioden D2 en D3 zijn op een overeenkomstige wijze 5 opgebouwd en hebben anodecontacten 44" en 44' · Het is mogelijk de laag 41 zodanig aan te brengen, dat deze zich uitstrekt tot aan het bovenoppervlak van de plaat 40 en de dioden van elkaar scheidt.
De platen 30 en 40 zijn op een gemeenschappelijk warmte- 10 absorberend en warmte-verdelend metalen lichaam 50 aangebracht, dat overeenkomt met het lichaam 29 van fig. 5b en dat het gemeenschappelijke verbindingspunt P vormt. De platen en het lichaam worden daarna in een gemeenschappelijk inkapseling ondergebracht.
Haar keuze kunnen de platen 30 en 40 worden' voorzien van Ί5 gescheiden metalen lichamen en mogelijkerwijze in gescheiden inpakselingen worden aangebracht.
Eig. 7 toont een uitvoeringsvorm waarbij de gehele over-spanning-beveiligingsinrichting op_een enkele siliciumplaat 60 is geconstrueerd. De plaat bevat drie eenheden T1-D1, Τ2-Ώ2 en T3-D3 20 die aangrenzend aan elkaar in de plaat zijn aangebracht. Elke eenheid bestaat uit een tak van de beveiligingsinrichting en is opgebouwd op dezelfde wijze als in fig. 5b is getoond en hierboven is beschreven. De eenheid T1-D1 is voorzien van dezelfde verwij-zingsnummers die in fig. 5b zijn toegepast. De eenheden T2-D2 en 25 T3-D3 hebben contacten 27" respectievelijk 27' aan het boven— oppervlak van de plaat 60 en een gemeenschappelijk contact 28 is op het onderoppervlak van de plaat aangebracht. Een P+-geleidende laag 61 omgeeft elk van de drie eenheden en scheidt aldus deze van elkaar. 30
De in fig. 7 getoonde uitvoeringsvorm vereist slechts één siliciumplaat, slechts één warmt e-ab sorb erend lichaam 29 en één enkele inkapseling en is derhalve zeer voordelig ten aanzien van de vervaardiging en installatie.
De vorenstaande beschrijving heeft betrekking op een 35 overspanning-beveiligingsinrichting met drie takken. Faar keuze 790 62 22 10 * ........
kan de beveiligingsinrichting slechts twee takken of meer dan drie takken hebben,
In de beschreven uitvoeringsvormoen kunnen de lagen van het P-geleidingstype uiteraard worden vervangen door lagen van het N-geleidingstype en omgekeerd, waardoor een omkering van de ^ polariteit van de opgenomen componenten ontstaat. Eveneens zijn binnen het kader van de. uitvinding diverse varianten mogelijk van de hierboven in detail beschreven uitvoeringsvorm van de halfgeleidercompaenten van de beveiligingsinrichting.
790 62 22

Claims (11)

1. Overspanning-beveiligingsinrichting voor het beveiligen van halfgeleidercomponenten voor een laag vermogen tegen overspanningen die optreden op de aansluitleidingen van de componenten, met het kenmerk, dat ten minste twee takken (T1-D1; 5 T2-332) aanwezig zijn voor een verbinding tussen enerzijds een voor de takken gemeenschappelijk verbindingspunt (p) en anderzijds elk van de aansluitleidingen (A, B), waarbij elke tak ('bijvoorbeeld Tl—3)1) bestaat uit een thyristor (T1) die is ingericht voor automatische ontsteking bij een voorgeschreven spanningsniveau, als- 10 mede uit een diode (3)1) die anti-parallel aan de thyristor is geschakeld, waarbij de thyristoren van de takken dezelfde geleidingsrichting hebben gezien vanaf het gemeenschappelijke verbindingspunt (P).
2. Overspanning-beveiligingsinrichting volgens conclusie ^ 1,met het kenmerk, dat een andere tak (T5-D3), die lijkt op de op de aansluitleidingen aangesloten takken, aanwezig is voor de verbinding tussen het gemeenschappelijke verbindingspunt (P) en aarde.
3. Overspanning-beveiligingsinrichting volgens conclusie 20 2 voor de beveiliging van halfgeleidercomponenten met twee aansluitleidingen, met het kenmerk, dat drie takken aanwezig zijn: twee (T1-D1; T2-D2) voor de verbinding tussen het gemeenschappelijke verbindingspunt (P) en de bijbehorende aansluitleidingen; en één (T3-D3) voor de verbinding tussen het 25 gemeenschappelijke verbindingspunt (P) en aarde.
4· Overspanning-beveiligingsinrichting volgens conclusie 1 voor de beveiliging van halfgeleidercomponenten die op aansluitleidingen zijn aangesloten, die bij een kortsluiting een gelijkstroom kunnen leveren, die een bepaalde maximale waarde jq heeft, met het kenmerk, dat de thyristor in elke tak zodanig is ontworpen, dat zijn houdstroom (i^.; fig. 4) de genoemde waarde overschrijdt.
5· Overspanning-beveiligingsinrichting volgens conclusie 1, m e t het kenmerk, dat de thyristor in elke tak 35 voorzien is van een zenerdiode (3-9» fig. 2) die met de thyristor 790 62 22 .- 12 ' · is geïntegreerd, welke zenerdiode de centrale overgang (2-3) van de thyristor overbrugt en de ontsteekspanning (ïï^j fig. 4) van de thyristor bepaalt,
6. Overspanning-beveiligingsinrichting volgens conclusie 1, m e t het kenmerk, dat de thyristor en de diode 5 van één tak (T1-D1; fig. 5) zijn geconstrueerd in een gemeenschappelijke halfgeleiderplaat.
7· Overspanning-beveiligingsinrichting volgens conclusie 1, m e t h e t kenmerk, dat de thyri storen (T1-T3) in een gemeenschappelijke halfgeleiderplaat (30; fig. 6b) zijn 10 geconstrueerd.·
8. Overspanning-beveiligingsinrichting volgens conclusie 1, me t het je n m e r k, dat de dioden (D1-D3) zijn geconstrueerd in een gemeenschappelijke halfgeleiderplaat (40; fig. 6b). 15
9· Overspanning-beveiligingsinrichting volgens conclusie 1, m e t het ken me r k, dat de thyristoren en de dioden in een enkele gemeenschappelijke halfgeleiderplaat (60; fig, l) zijn geconstrueerd. "
10. Overspanning-beveiligingsinrichting volgens één 20 van de conclusies 6 - 9, m e t het kenmerk, dat deze zijde van de. plaat voorzien is van een contact (bijvoorbeeld 27; fig. 5h) voor de verbinding met een aansluitgeleider of aarde en dat de andere zijde van de plaat is voorzien van een contact (28) voor de verbinding met het gemeenschappelijke verbindingspunt (P). 25
11. Overspanning-beveiligingsinrichting volgens conclusie 10, met hetkenmerk, dat de plaat of platen met de genoemde tweede zijde in contact is met een metalen lichaam (29), dat het gemeenschappelijke verbindingspunt vormt, 790 52 22
NL7906222A 1978-08-17 1979-08-15 Beveiligingsinrichting voor het beveiligen van halfge- leidercomponenten voor een laag vermogen. NL7906222A (nl)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
SE7808731A SE414357B (sv) 1978-08-17 1978-08-17 Overspenningsskydd for skydd av halvledarkomponenter av lageffekttyp
SE7808731 1978-08-17

Publications (1)

Publication Number Publication Date
NL7906222A true NL7906222A (nl) 1980-02-19

Family

ID=20335606

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
NL7906222A NL7906222A (nl) 1978-08-17 1979-08-15 Beveiligingsinrichting voor het beveiligen van halfge- leidercomponenten voor een laag vermogen.

Country Status (11)

Country Link
US (1) US4282555A (nl)
JP (1) JPS5529297A (nl)
AU (1) AU530976B2 (nl)
BR (1) BR7905258A (nl)
DE (1) DE2932152A1 (nl)
FR (1) FR2433845A1 (nl)
GB (1) GB2030387B (nl)
IT (1) IT1118827B (nl)
MX (1) MX148153A (nl)
NL (1) NL7906222A (nl)
SE (1) SE414357B (nl)

Families Citing this family (62)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
SE423946B (sv) * 1980-10-08 1982-06-14 Asea Ab Tyristor anordnad for sjelvtendning
EP0050034A1 (en) * 1980-10-14 1982-04-21 Power Integrity Corporation Transient surge protective circuit
US4595941A (en) * 1980-12-03 1986-06-17 Rca Corporation Protection circuit for integrated circuit devices
SE426002B (sv) * 1980-12-23 1982-11-29 Ellemtel Utvecklings Ab Anordning for skydd av en krets i en telekommunikationsutrustning mot overspenningar
NL8100242A (nl) * 1981-01-20 1982-08-16 Philips Nv Overspanningsbeveiliging van een lijncircuit.
SE8105041L (sv) * 1981-08-25 1983-02-26 Ericsson Telefon Ab L M Planartransistor med integrerat overspenningsskydd
JPS59107539U (ja) * 1983-01-06 1984-07-19 東京電力株式会社 サ−ジ保護回路
JPS60263461A (ja) * 1984-06-11 1985-12-26 Nec Corp 高耐圧縦形トランジスタ装置およびその製造方法
HU192996B (en) * 1984-10-12 1987-08-28 Budapesti Mueszaki Egyetem Circuit arrangement for automatic overload protection of current transformers
JPS61150617A (ja) * 1984-12-24 1986-07-09 日本電信電話株式会社 サ−ジ防護回路
DE3584239D1 (de) * 1984-12-24 1991-10-31 Nippon Telegraph & Telephone Schutzschaltung.
US4644440A (en) * 1985-01-08 1987-02-17 Westinghouse Electric Corp. Redundant power supply arrangement with surge protection
US4644437A (en) * 1985-11-01 1987-02-17 At&T Bell Laboratories Telephone subscriber loop overvoltage protection integrated circuit
US5012317A (en) * 1986-04-11 1991-04-30 Texas Instruments Incorporated Electrostatic discharge protection circuit
GB2193596A (en) * 1986-08-08 1988-02-10 Philips Electronic Associated A semiconductor diode
US4809324A (en) * 1987-07-27 1989-02-28 Siemens Transmission Systems, Inc. Subscriber line interface circuit (SLIC) isolation from lighting-induced ground overshoots
FR2623663B1 (fr) * 1987-11-24 1990-04-13 Sgs Thomson Microelectronics Assemblage monolithique de diodes de protection et systemes de protection
JP2570344B2 (ja) * 1987-12-09 1997-01-08 三菱電機株式会社 画像表示装置
US4905119A (en) * 1988-06-27 1990-02-27 Teccor Electronics, Inc. Solid state overvoltage protection circuit
US5285100A (en) * 1988-07-22 1994-02-08 Texas Instruments Incorporated Semiconductor switching device
DE3835569A1 (de) * 1988-10-19 1990-05-03 Telefunken Electronic Gmbh Schutzanordnung
GB2225908B (en) * 1988-11-11 1993-01-13 Texas Instruments Ltd Improvements in or relating to overvoltage protection circuits
US4896243A (en) * 1988-12-20 1990-01-23 Texas Instruments Incorporated Efficient ESD input protection scheme
JPH03249137A (ja) * 1990-02-28 1991-11-07 Nippon Steel Corp 焼結原料の装入方法
FR2664760B1 (fr) * 1990-07-13 1996-09-27 Sgs Thomson Microelectronics Dispositif de protection contre des surtensions et sa realisation monolithique.
FR2664744B1 (fr) * 1990-07-16 1993-08-06 Sgs Thomson Microelectronics Diode pin a faible surtension initiale.
GB9021222D0 (en) * 1990-09-28 1990-11-14 Raychem Ltd Circuit protection device
US5341114A (en) * 1990-11-02 1994-08-23 Ail Systems, Inc. Integrated limiter and amplifying devices
FR2670338B1 (fr) * 1990-12-07 1993-03-26 Sgs Thomson Microelectronics Circuit de protection programmable et sa realisation monolithique.
FR2670339B1 (fr) * 1990-12-07 1993-03-12 Sgs Thomson Microelectronics Circuit de protection limitant les surtensions entre deux limites choisies et son integration monolithique.
FR2670340B1 (fr) * 1990-12-07 1993-03-12 Sgs Thomson Microelectronics Circuit de protection a faible capacite.
JP3375659B2 (ja) * 1991-03-28 2003-02-10 テキサス インスツルメンツ インコーポレイテツド 静電放電保護回路の形成方法
FR2677821B1 (fr) * 1991-06-11 1993-10-08 Sgs Thomson Microelectronics Sa Composant de protection bidirectionnel.
GB2256744A (en) * 1991-06-11 1992-12-16 Texas Instruments Ltd A monolithic semiconductor component for transient voltage suppression
GB2256743A (en) * 1991-06-11 1992-12-16 Texas Instruments Ltd A semiconductor component for transient voltage limiting
JP3142617B2 (ja) * 1991-11-27 2001-03-07 新電元工業株式会社 サージ防護素子
FR2688941B1 (fr) * 1992-03-20 1994-06-17 Sgs Thomson Microelectronics Interrupteur de tension alternative a declenchement sur une alternance determinee et conduction par periode.
JPH07508645A (ja) * 1992-05-27 1995-09-28 エコサイエンス コーポレイション 菌培養物および分生子の保存方法
FR2699015B1 (fr) * 1992-12-04 1995-02-24 Sgs Thomson Microelectronics Dispositif de protection contre des surtensions.
FR2703850B1 (fr) * 1993-04-09 1995-06-30 Sgs Thomson Microelectronics Protection d'un alternateur triphase automobile.
US5483086A (en) * 1993-04-20 1996-01-09 Shindengen Electric Manufacturing Co., Ltd. Four layer semiconductor surge protector having plural short-circuited junctions
FR2713400B1 (fr) * 1993-11-29 1996-02-16 Sgs Thomson Microelectronics Composant de protection triangle.
US5717561A (en) * 1995-08-11 1998-02-10 The Whitaker Corporation Sharing arrangement for surge protection circuitry
US5563761A (en) * 1995-08-11 1996-10-08 The Whitaker Corporation Transient voltage surge protection assembly for telecommunications lines
JP3131823B2 (ja) * 1996-05-16 2001-02-05 株式会社サンコーシヤ 多端子サージ防護デバイス
US6169672B1 (en) * 1996-07-03 2001-01-02 Hitachi, Ltd. Power converter with clamping circuit
TW407371B (en) * 1997-04-25 2000-10-01 Siemens Ag Equipment to limited alternative current, especially in short-circuit case
US5838527A (en) * 1997-04-29 1998-11-17 Lawrence; Zachary Andrew Electrical surge protection apparatus
WO1999062158A1 (en) * 1998-05-29 1999-12-02 Porta Systems Low capacitance surge protector for high speed data transmission
US6377434B1 (en) * 1999-10-14 2002-04-23 Lucent Technologies Inc. Individual secondary protection device
JP4354069B2 (ja) * 2000-02-08 2009-10-28 日本碍子株式会社 逆導通機能を有する半導体装置
ITMI20011461A1 (it) * 2001-07-09 2003-01-09 St Microelectronics Srl Dispositivo di potenza con circuito stabilizzatore di tensione integrato e procedimento per la realizzazione del medesimo
US6680839B2 (en) * 2001-12-28 2004-01-20 Corning Cable Systems Llc Apparatus and method for reducing and balancing the capacitance of overvoltage protector in high frequency transmissions
US20030123299A1 (en) * 2002-01-02 2003-07-03 Annavajjhala Ravi P. Protection circuit
GB0215089D0 (en) * 2002-06-29 2002-08-07 Power Innovations Ltd Overvoltage protection
US7196889B2 (en) * 2002-11-15 2007-03-27 Medtronic, Inc. Zener triggered overvoltage protection device
US6862162B2 (en) * 2003-04-23 2005-03-01 Teccor Electronics, Lp Thyristor circuit providing overcurrent protection to a low impedance load
US7515391B2 (en) * 2005-10-19 2009-04-07 Littlefuse, Inc. Linear low capacitance overvoltage protection circuit
US20070236849A1 (en) * 2006-04-06 2007-10-11 Littelfuse, Inc. Leadless integrated circuit protection device
US8649149B1 (en) * 2011-03-07 2014-02-11 Adtran, Inc. Dual level surge protector circuit for telecommunication line
JP6396294B2 (ja) * 2012-07-05 2018-09-26 リテルヒューズ・インク 過渡電圧回路保護のためのクローバーデバイス
FR3004019A1 (fr) * 2013-03-29 2014-10-03 St Microelectronics Tours Sas Composant de protection contre des surtensions

Family Cites Families (14)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
NL258073A (nl) * 1960-11-17
GB960667A (en) * 1961-04-26 1964-06-10 Gen Electric Voltage surge protector
US3475653A (en) * 1965-01-11 1969-10-28 Res Iii Inc Electrical circuit protector
US3631264A (en) * 1970-02-11 1971-12-28 Sybron Corp Intrinsically safe electrical barrier system and improvements therein
FR2096663B1 (nl) * 1970-05-12 1973-07-13 Edf
GB1412036A (en) * 1972-04-06 1975-10-29 Foxboro Co Interface assembly in a process control system for use where there is a fire hazard
US3904931A (en) * 1973-08-03 1975-09-09 Rca Corp Overvoltage protection circuit
GB1470270A (en) * 1974-03-27 1977-04-14 Petrolite Corp Redundant intrinsically safe electrical barrier
DD111128A1 (nl) * 1974-04-08 1975-01-20
JPS515633U (nl) * 1974-06-28 1976-01-16
DE2436033A1 (de) * 1974-07-26 1976-02-05 Bbc Brown Boveri & Cie Schaltungsanordnung zum schutz der loeschthyristoren von stromrichtern
JPS5172216A (en) * 1974-12-20 1976-06-22 Hitachi Ltd Handotaitsuwaromono hogokairo
JPS5329551A (en) * 1976-08-31 1978-03-18 Shikoku Elec Power Thunder arresting circuit
US4158863A (en) * 1978-03-07 1979-06-19 American Optical Corporation Input overload protection circuit

Also Published As

Publication number Publication date
GB2030387B (en) 1983-05-05
JPS5529297A (en) 1980-03-01
JPH0145296B2 (nl) 1989-10-03
DE2932152C2 (nl) 1988-08-11
IT7968674A0 (it) 1979-08-16
FR2433845A1 (fr) 1980-03-14
SE7808731L (sv) 1980-02-18
FR2433845B1 (nl) 1984-10-26
IT1118827B (it) 1986-03-03
SE414357B (sv) 1980-07-21
MX148153A (es) 1983-03-18
DE2932152A1 (de) 1980-02-28
AU530976B2 (en) 1983-08-04
GB2030387A (en) 1980-04-02
BR7905258A (pt) 1980-05-06
AU4984979A (en) 1980-02-21
US4282555A (en) 1981-08-04

Similar Documents

Publication Publication Date Title
NL7906222A (nl) Beveiligingsinrichting voor het beveiligen van halfge- leidercomponenten voor een laag vermogen.
US4331884A (en) Two-pole overcurrent protection device
US5430311A (en) Constant-voltage diode for over-voltage protection
US4905119A (en) Solid state overvoltage protection circuit
TW478134B (en) Bi-directional ESD diode structure
FR2690786A1 (fr) Dispositif de protection d&#39;un circuit intégré contre les décharges électrostatiques.
US4017882A (en) Transistor having integrated protection
KR102383935B1 (ko) 하이브리드 과전압 보호 장치 및 조립체
US5003588A (en) Circuit arrangement for protecting electronic interface circuit of subscriber line circuits
SE8500924L (sv) Halvledaranordning innefattande en integrerad halvledarkrets av cmos-typ
US4748533A (en) Integrated circuit for the protection of subscriber lines against overvoltages
EP0589963B1 (en) A semiconductor component for transient voltage limiting
JPH11507182A (ja) 半導体集積回路
US5563525A (en) ESD protection device with FET circuit
CN110495084B (zh) 一种用于mmc-hvdc子模块的保护装置
US5969922A (en) Failure indicator for a protection component
JPH06351171A (ja) 自動車に使用する三相オルタネータ用保護装置
US4249134A (en) Radio frequency detectors
EP0088179A2 (en) Transient absorption semiconductor device
US20040031969A1 (en) Overvoltage protection
CN107611182B (zh) 用于电解保护的二极管器件
WO1992022926A1 (en) A monolithic semiconductor component for transient voltage suppression
WO2001031901A1 (en) Overvoltage protection circuitry
JPH05136348A (ja) 半導体装置用過電圧保護ダイオード

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
BV The patent application has lapsed