DE2011303A1

DE2011303A1 - Schutzschaltung für einen Eingangskreis eines Feldeffekt-Transistors

Info

Publication number: DE2011303A1
Application number: DE19702011303
Authority: DE
Inventors: Toru Tokio. P HOIj 13-34 Takahashi
Original assignee: Iwatsu Electric Co Ltd
Current assignee: Iwatsu Electric Co Ltd
Priority date: 1969-03-13
Filing date: 1970-03-10
Publication date: 1970-09-17
Also published as: US3655996A; DE2011303B2

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.

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Claims

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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

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