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DE1639173A1 - Temperaturkompensierte Z-Diode - Google Patents

Temperaturkompensierte Z-Diode

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Publication number
DE1639173A1
DE1639173A1 DE1968D0055161 DED0055161A DE1639173A1 DE 1639173 A1 DE1639173 A1 DE 1639173A1 DE 1968D0055161 DE1968D0055161 DE 1968D0055161 DE D0055161 A DED0055161 A DE D0055161A DE 1639173 A1 DE1639173 A1 DE 1639173A1
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DE
Germany
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temperature
resistances
zener diode
effective
semiconductor body
Prior art date
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Application number
DE1968D0055161
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English (en)
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DE1639173C3 (de
DE1639173B2 (de
Inventor
Hans Dipl-Phys Dr Weinerth
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
TDK Micronas GmbH
Original Assignee
Deutsche ITT Industries GmbH
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Publication date
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Priority to DE1967D0054814 priority Critical patent/DE1589707B2/de
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Priority to DE1764251A priority patent/DE1764251C3/de
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Priority to GB1230879D priority patent/GB1230879A/en
Priority to NL6817648A priority patent/NL6817648A/xx
Priority to FR1599179D priority patent/FR1599179A/fr
Priority to GB2563/69A priority patent/GB1245531A/en
Priority to GB20659/69A priority patent/GB1245668A/en
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Publication of DE1639173B2 publication Critical patent/DE1639173B2/de
Publication of DE1639173C3 publication Critical patent/DE1639173C3/de
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    • G—PHYSICS
    • G05—CONTROLLING; REGULATING
    • G05F—SYSTEMS FOR REGULATING ELECTRIC OR MAGNETIC VARIABLES
    • G05F3/00—Non-retroactive systems for regulating electric variables by using an uncontrolled element, or an uncontrolled combination of elements, such element or such combination having self-regulating properties
    • G05F3/02—Regulating voltage or current
    • G05F3/08—Regulating voltage or current wherein the variable is DC
    • G05F3/10—Regulating voltage or current wherein the variable is DC using uncontrolled devices with non-linear characteristics
    • G05F3/16—Regulating voltage or current wherein the variable is DC using uncontrolled devices with non-linear characteristics being semiconductor devices
    • G05F3/18—Regulating voltage or current wherein the variable is DC using uncontrolled devices with non-linear characteristics being semiconductor devices using Zener diodes
    • G—PHYSICS
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    • G05F—SYSTEMS FOR REGULATING ELECTRIC OR MAGNETIC VARIABLES
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    • G05F3/22—Regulating voltage or current wherein the variable is DC using uncontrolled devices with non-linear characteristics being semiconductor devices using diode- transistor combinations wherein the transistors are of the bipolar type only
    • G05F3/222—Regulating voltage or current wherein the variable is DC using uncontrolled devices with non-linear characteristics being semiconductor devices using diode- transistor combinations wherein the transistors are of the bipolar type only with compensation for device parameters, e.g. Early effect, gain, manufacturing process, or external variations, e.g. temperature, loading, supply voltage
    • G05F3/225—Regulating voltage or current wherein the variable is DC using uncontrolled devices with non-linear characteristics being semiconductor devices using diode- transistor combinations wherein the transistors are of the bipolar type only with compensation for device parameters, e.g. Early effect, gain, manufacturing process, or external variations, e.g. temperature, loading, supply voltage producing a current or voltage as a predetermined function of the temperature
    • H—ELECTRICITY
    • H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10D—INORGANIC ELECTRIC SEMICONDUCTOR DEVICES
    • H10D89/00—Aspects of integrated devices not covered by groups H10D84/00 - H10D88/00
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    • H10D89/105—Integrated device layouts adapted for thermal considerations
    • H—ELECTRICITY
    • H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
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Description

Deutsche ITT Industries GmbH
78 Freiburg, Hans-Bunte-Str. 19 . I5. Januar 1968
Pat. Mo/Wag
IM/Reg. 274. - Pl 53b . H. Weinerth - I5
DEUTSCHE ITT INDUSTRIES GESELLSCHAFT MIT BESCHRÄNKTER HAFTUNG, FREIBURG i.Br.
Temperaturkompensierte Z-Diode
Zusatz zu Patent (Patentanmeldung D 54 8l4 VIIIc/
Die Hauptanmeldung D 54 814 VIIIc/21g betrifft eine temperaturkompensierte Z-Diode in Form einer Halbleiterfestkörperschaltung, die aus mehreren nichtlinearen und gegebenenfalls linearen, in einem gemeinsamen Halbleiterkörper des einen Leitungstyps angeordneten, durch aufgebrachte Metallisierungen untereinander verbundenen Einzelelementen besteht und die mit zwei äußeren Anschlüssen versehen ist, wobei als Einzelelemente mehr als zwei Transistorstrukturen dienen, wobei der Halbleiterkörper die gemeinsame Kollektorzone aller Transistorstrukturen darstellt, wobei ferner die Basis-Emitterpn-Übergänge der Transistorstrukturen bezüglich der Richtung des im Betrieb fließenden Gesamtstroms derart in Reihe gesohaltet sind, daß ein Teil der Basis-Emitter-pn-Übergänge in Öperrichtung bis ins Abbruchgebiet als Z-Dioden und die restlichen in Fluörichtung als Flußdioden betrieben sind, wobei ferner zur Erniedrigung des dynamischen Innenwiderstands die Transistorwirkung von mindestens einem Teil der als Flußdioden.betriebenen Transistorstrukturen herangezogen ist und der Halbleiterkörper mit dem ersten äuäeren Ansohluü, sowie entweder die Basis der letzten als Z-Diade wirkenden Transistorstruktur oder der Emitter der letzten als Fluüdiode wirkenden Transistorstruktur mit dem zweiten äußeren Ansohluö verbunden let.
„ 2 -
IM/Reg. 274 - Pl 55b H. Weinerth - I5
Diese temperaturkompensierte Z-üiode der Hauptanmeldung ist in hohem Maße temperaturkompensiert, und zwar aufgrund der sich ergänzenden Wirkungen des negativen Temperaturkoeffizienten der als Fluisdioden wirkenden Transistorstrukturen und der mit positivem Temperaturkoeffizienten versehenen als Z-Dioden wirkenden Transistorstruk> turen.
Bei der Massenfertigung solcher temperaturkompensierter Z-Dioden tritt die Schwierigkeit auf, daß von Bauelement zu Bauelement die Güte der Temperaturkompensation schwankt. Dies ist darauf zurückzuführen, daß bei der Fertigung die technologischen Parameter schwanken. Insbesondere schwankt von Bauelement zu Bauelement die Abbruchspannung der als Z-Dioden wirkenden Transistorstrukturenj ferner schwankt aber auch der Temperaturkoeffizient der Z-Dioden in Abhängigkeit von der Abbruchspannung.
Dieses Problem kann nach der Hauptanmeldung dadurch gelöst werden, daß die Anzahl der als Flußdioden wirkenden Transistorstrukturen so gewählt wird, daß eine optimale Temperaturkompensation des jeweiligen Bauelements erreicht wird. Diese Lösungsmöglichkeit ist jedoch relativ aufwendig, da die überflüssigen als Flußdioden wirkenden Transistorstrukturen nicht verwendet werden können, jedoch auf dem Halbleiterkörper unnötig viel Platz beanspruchen. Außerdem ist dieser Abgleich nur in ganzzahligen Stufen des Temperaturkoeffizienten der Flußdioden möglich.
Die Aufgabe der Erfindung besteht darin, die zusätzlichen und nicht verwendeten, als Flufldioden wirkenden Transistorstrukturen einzusparen und cturoh eine andere Abglelohmögliohkeifc zu ersetzen. Dies wird trtindungegenifiü daduroh erreioht, daö in d«m öl» gemeinsame Kollekfcorason* darstellenden Halbleiterkörper ein· wettere Transistor-
BADO
IM/Reg. 274 - Fl 5^8 H. Weinerth - I5
struktur eingebracht ist, deren Kollektor aus einem Teil der gemeinsamen Kollektorzone besteht, daß Basis und Emitter der weiteren Transistorstruktur mit einem Wirkwiderstand und ebenso Basis und Kollektor mit einem weiteren Wirkwiderstand überbrückt sind, daß der Emitter bei η-leitender Kollektorzone am positiven Punkt der in Reihe geschalteten, als Fluß- oder Z-Dioden wirkenden Transistorstrukturen, dagegen bei p-leitender Kollektorzone am negativsten Punkt der Reihenschaltung angeschlossen ist und daß im Falle eines erforderlichen Abgleichs des Temperaturkoeffizienten der optimale Widerstandswert mindestens eines der Wirkwiderstände durch mindestens teilweises Kurzschließen eingestellt ist. Durch diese erfindungsgemäße Anordnung wird erreicht, daß nur noch wenige, als Flußdioden wirkende Transistorstrukturen notwendig sind, die den differen.tiellen Widerstand der temperaturkompensierten Z-Diode auf einen niederen und optimalen Wert begrenzen.
Die Erfindung, sowie AusfUhrungsbeispiele und Weiterbildungen der Erfindung werden nun anhand der in der Zeichnung dargestellten Figuren näher beschrieben und erläutert.
Fig. 1 zeigt das elektrische Ersatzschaltbild der weiteren Transistorstruktur und der Wirkwiderstände nach der Erfindung. Fig. 2 zeigt eine Ausbildungsform der Erfindung, bei der die weitere Transistorstruktur und die Wirkwiderstände an das Ausführungsbeispiel nach Fig. Ij5 der Hauptanmeldung angeschlossen ist. Fig. 3 zeigt im Grundriß einen Ausschnitt aus dem Halbleiterkörper der temperaturkompensierten Z-Diode, der die erfindungsgemäüe weitere Transistorstruktur sowie «lie Wirkwiderstände enthält. Fig. 4 zeigt in schematischer Darstellung eine andere Anordnung der zusätzlichen Wirkwiderstände.
Fig. 5 zeigt in schematischer Darstellung eine gegenüber Fig. 4 andere Anordnung der Wirkwiderstände.
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Pig. 6 zeigt in schematischer Darstellung eine weitere Möglichkeit zur Anordnung der Wirkwiderstände.
In Fig. 1 ist die gegenüber den in der Hauptanmeldung im gemeinsamen Halbleiterkörper eingebrachten Transistorstrukturen zusätzliche Transistorstruktur T zusammen mit dem aus den Wirkwiderständen R-. und Rp bestehenden Spannungsteiler als elektrisches Ersatzschaltbild dargestellt. Der Wirkwiderstand R2 liegt zwischen Basis und Kollektor der Transistorstruktur T und besteht aus den Teilviiderständen Rp,, Rpo* ^PV **2n' ^er Wirkwiders tand R, liegt zwischen Basis und Emitter der Transistorstruktur T. Pur diese Schaltungsanordnung gelten in guter Nährung die beiden folgenden Beziehungen:
U0E= ÜEB C + 1
wobei JJ „„ die Kollektor-Emitter-Spannung und UTO die Basis-Emitter-
Liüi H. H
Spannung der Transistorstruktur T bezeichnen. Mit£uCE undAUEg sind die Spannungsänderungen der Kollektor-Emitter-Spannung bzw. der Basis-Emitter-Spannung bezeichnet, die von einer mitd^bezeichneten Temperatüränderung hervorgerufen werden. Da nun aber die temperaturbezogene und temperaturbedingte Spannungsänderung der Basis-Emitter-Spannung Ugg etwa - 2 mV/°C beträgt, kann durch Verändern der Widerstandswerte der Wirkwiderstände R^ und R2 die temperaturbedingte und temperaturbezogene Spannungsänderung der Kollektor-Emitter-Spannung UCE eingestellt werden. Der eben geschilderte Sachverhalt ist an sich bekannt, und zwar aus der von Fairchild Semiconductors, Mountain View, California am 24. November I965 herausgegebenen " Consumer Application Note: I5 Watt Audio Amplifier with short circuit protection" des Verfassers Don Smith.
109815/0287 -
BAD <
IM/Reg. 274 - Fl 5^8 . H. Weinerth - I5
In Pig. 2 ist der in Pig. 1 gezeigte Schaltungsteil mit einer als temperaturkompensierte- Z-Diode wirkenden Anordnung zusammengeschaltet. Diese Anordnung entspricht im wesentlichen der in Fig. IJ> .der Hauptanmeldung gezeigten Anordnung. Der Emitter der Transistorstruktur T ist am positivsten Punkt der Anordnung nach der Fig. 13 der Hauptanmeldung angeschlossen. Dies hat den Vorteil, daß auch die Transistorstruktur T in die gemeinsame Kollektorzone n„ der temperaturkompensierten Z-Diode eingebracht werden kann, andernfalls wird eine Isolierwanne für die Transistorstruktur notwendig.
Fig. J5 zeigt einen Ausschnitt aus dem Halbleiterkörper der tempera turkompensierten Z-Diode nach der Erfindung, und zwar im Grundriß denjenigen Ausschnitt, der die Transistorstruktur T und die Wirkwiderstände R, und Ro enthält. Durch die gestrichelten Linien sind die im Halbleiterkörper, der die gemeinsame Kollektorzone n_ bildet, erzeugten Zonen der Widerstände dargestellt. Die Emitter- und die Basiszone sind nicht gezeichnet, die gestrichelt gezeichneten Quadrate und Recritecke nlnd als Öffnungen in einer den Halbleiterkörper bedeckenden Isolierschicht zu betrachten, welche öffnungen die darunterliegenden Zonen freilegen. In diesen öffnungen 1st auf den jeweiligen Zonen ein Metallbelac aufgebracht, der die Zonen kontaktiert. In der Zeicnnuri^ .sind folgende Zonen mit den entsprechenden Öffnungen If: 'Jfji· l.'jüJ. ioraohicht und den daran angebrachten Kontakten gezci-t: Im.;· „Mrki/idorßtari'J R^ mit den an seinen Enden sich befindender! öffnungen la und Ib, ferner der V/irkwiderstand Rp, der aus den hintereinander ,-joschalteten Tel !widerständen R01, R00, Rov, Roi, be-
C-X ctd. £__p C--T
r:tc.ht. Die Corjomjohaltunp; dieser Widerstände besitzt die Kontakticrun;'jaöffnun(/jri '^a, 2b, 2c, iM, 2e. Über den drei Zonen der TransiGtorntruktur T sind die Kontaktieruncsöffnungen B für die Basis, C fur don Kollektor und E fur den Emitter vorhanden und in diesen öffnungen ebenfall rs ein Kontaktbelag aufgebracht.
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BAD ORIGINAL
IM/Reg. 274 - Fl 538 H. Weinerth - 15
Mit Ausnahme der in den Öffnungen erzeugten Kontaktierungsbelägen ist die Oberfläche des Halbleiterkörpers mit einer weiteren Isolierschicht bedeckt. Auf dieser Isolierschicht sind die strichpunktiert eingezeichneten Bezirke mit einem Metallbelag versehen, der die Fläche der darunterliegenden Kontakte vergrößert. Ein Teil dieser größeren Kontaktbeläge stellt auch elektrisch leitende Verbindungen zwischen einzelnen darunterliegenden Kontaktbelägen her. Im einzelnen sind folgende größeren Kontaktbelage vorhanden: Der Kontaktbelag 3I, der den Emitterkontakt E und das eine Ende la des Wirkwiderstandes R1 miteinander verbindet; ferner der Kontaktbelag 32, der den Basiskontakt B, das andere Ende Ib des Wirkwiderstandes R, und das eine Ende 2a des Wirkwiderstandes Rg miteinander verbindet; ferner der Kontaktbelag 33, der die Fläche des Kontaktbelags 2d vergrößert; weiter die Kontaktbeläge 34 und 35, die jeweils die Kontaktflache der Kontaktbeläge db und 2c vergrößern; schließlich der Kontaktbelag 36, der das andere .cncte de des Wirkwiderstandes R,3 mit dem Kollektorkontakt C verbindet.
Die Anordnung der vergreisernden Kontaktbelage 31 bis J>6 ist nun in vorteilhafter Weise und in Weiterbildung der. Erfindung so gewählt, daß jeder Kontaktbelag bis in die Nähe des anderen geführt ist. Dies ist z.B. aus der geometrischen Anordnung des Kontaktbelags Jl ersichtlich, dessen die Koritaktbeläse E und la verbindender Teil JIp über den Teil 31b zum Teil 31c fuhrt, damit der Kontaktbelac 31 sich bin nahe an den Koutaktbelag 36 hin erstreckt. Die Koiitaktbeläje JJ bis 35 sind in ihrer Fläche so groß gewählt, da« zwischen ihnen nur ein geringer Abstand besteht. Es verlauX'en jeweils zwei Kanten dieser Kontaktbeläge parallel zueinander. Ebenso sind auch die Kontaktbeläge 3I, 32, und 36 so ausgebildet, daß jeweils zwei Kanten parallel zueinander verlaufen.
— T "
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BAD ORfQiNAL.
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Der Verlauf des Wirkwiderstandes R^ und die Anordnung der Kontaktierungsöffnungen 21 bis 25 ist so gewählt, daß die größeren Kontaktbeläge 33 bis 35 nebeneinander angeordnet werden können. In Pig. 3 ist dies durch den etwa U-förmigen Verlauf des Wirkwiderstandes Rp erreicht.
Aufgrund der geschilderten Anordnung der vergrößerten Kontaktbeläge 31 bis 36 und aufgrund der geschilderten Anordnung des Wirkwiderstandes R2 ist es nun möglich, entweder Teile des Wirkwiderstandes Rp oder die gesamte Transistorstruktur einschließlich der Wirkwiderstände R, und Rp kurzzuschließen. Dies bedeutet, daß die temperaturabhängige Spannungsänderung 4UCE der Kollektor-Emitter- Spannung in Abhängigkeit des Widerstandswertes des Wirkwiderstandes R2 gewählt werden kann. Somit kann aber das gesamte Bauelement der temperaturkompensierten Z-Diode auf optimalen Temperaturkoeffizienten abgeglichen werden. Die geschilderte Anordnung des Wirkwiderstandes R2 und der Kontaktbelage 3I bis 36 gestattet es, mit nur einem zusatzlichen Metallbelag einen, zwei, drei oder vier Teilwiderstände wirksam bleiben zu lassen oder die gesamte Anordnung kurzzuschließen. Es sind folgende Kurzschlußverbindungen, die aus einer entsprechend aufgebrachten Metallschicht bestehen können und deren Fläche in der Pig. 3 durch die ausgezogen gezeichneten Rechtecke angedeutet ist, vorhanden: Der Kurzschlußbelag I, der drei Teilwiderstände, nämlich die Teilwiderstände R21, Rg2 und R2-, kurzschließt; ferner der Kurzschlußbelag II, der den Teilwiderstand R22 kurzschließt; der Kurz-, schlußbelag III, der den Teilwiderstand R22 und den Teilwiderstand R2, kurzschließt; der Kurzschlußbelag IV, der den gesamten Wirkwiderstand R2 kurzschließt; schließlich der Kurzschlußbelag V, der die Kollektor-Emitter-Strecke der Transistorstruktur T kurzschließt.
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Die Wirkwiderstände R1 und R2 mit den entsprechenden Teilwiderständen können, wie anhand des AusfUhrungsbeispiels der Fig. ^ angegeben, als in die gemeinsame Kollektorzone eindiffundierte Zonen vom zum Leitungstyp des Halbleiterkörpers entgegengesetzten Leitungstyp hergestellt werden. Es ist aber auch nach einer anderen Ausführungsform der Erfindung möglich, die Wirkwiderstände als auf den Halbleiterkörper aufgebrachte Widerstandsschichten herzustellen.
Das Kurzschließen der Teilwiderstände oder der Kollektor-Emitter-Strecke der Transistorstruktur T erfolgt vorteilhafterweise durch aufgedampfte Metallschichten, die durch entsprechende Masken hindurch aufgedampft werden. Nach einer anderen Ausführungsform kann das Kurzschließen aber auch mittels dünner Drähte erfolgen, die durch eines der üblichen Bondingverfahren an den vergrößerten Kontaktbelägen befestigt werden.
Die Anordnung nach der Pig. 5 gestattet einen Temperaturkoeffizienten-Abgleich in Stufen, die durch den Widerstandswert der Teilwiderstände R21 bis R2J. gegeben sind. Diese Abgleichmöglichkeit reicht in vielen Fällen für den gewünschten Temperaturkoeffizientenabgleich aus. Es sind jedoch auch Fälle denkbar, in denen eine verfeinerte und bessere Abgleichmöglichkeit notwendig ist. In diesen Fällen müssen die Wirkwiderstände R1 und R2 anders angeordnet v/erden. Eine solche andere Anordnung ist in schematischer Weise in Pig. 4 gezeigt. Die Wirkwiderstände R1 und R2 sind in die Teilwiderstände R11 bis R1^* bzw. R21 bis R2g aufgeteilt. Der Widerstandswert der Teilwiderstände wird durch die jeweilige Länge der eindiffundierten oder aufgebrachten Zone bestimmt. Diese Länge ist im Ausführungsbeispiel der Fig. 4 von Teilwiderstand zu Teilwiderstand verschieden groß, so daß die Teilwiderstände ebenfalls verschieden groß sind.
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Die Teilwiderstände R11 bis R^ sind so gewählt, daß ihr Widerstandswert von Widerstand zu Widerstand abnimmt, während der Widerstandswert der Teilwiderstände R31 bis Rg^ von Widerstand zu Widerstand zunimmt. Der Wirkwiderstand R1 hat die Endkontakte 11 und I7, während der Wirkwiderstand Rg die Endkontakte 21 und 27 besitzt. Die Kontakte 12 bis 16 verbinden die Teilwiderstände R11 bis R1^ miteinander; ebenso die Kontakte 22 bis 26 die Teilwiderstände R01 bis R^.
dl dO
Die Anordnung der Endkontakte und der Verbindungskontakte 11 bis und 21 bis 27 ist so gewählt, daß sie einerseits nebeneinander in einer Reihe angeordnet sind und daß andererseits jeweils entsprechende Kontakte der Teilwiderstände sich gegenüberliegen. So sind die Kontakte 11 bis I7 in einer Reihe angeordnet, ebenso die Kontakte
21 bis 27, und es liegen sich jeweils die Kontakte 11 und 21, 12 und
22 usv/. bis 17 und 27 gegenüber. Zwischen den gegenüberliegenden Kontakten ist eine streifenförmige Kontaktbahn 28 aufgebracht, die mit dem Basiskontakt der Transistorstruktur T verbunden ist. Mittels einer einzigen Kontaktbrücke VI, die in Fig. 4 die Kontakte 14 und 24 miteinander und mit der Kontaktbahn 2b verbindet, ist ein feingestufter Abgleich in weiten Grenzen möglich.
Fig. 5 zeigt in schematischer Darstellung eine andere Möglichkeit der Anordnung der beiden Wirkwiderstände R-, und Rp. Der Wlrkwiderctand R1 besitzt wie im Ausführungsbeispiel der Fig. 5 einen festen V/ert, während der Wirkwiders tand R2 entsprechend dem Ausführungsbeiupiel der Fig. 4 aus Teilwiderständen Rp1 bis R2P- besteht. Ein Abgleich wird in diesem AusfUhrungsbeispiel dadurch erreicht, daß mehrere Kurzachlußbeläge, in diesem Beispiel die Kurzschluöbeläge VIl und VIII, einzelne Teilwiderstände kurzschließen« So werden in Fig. 5 die Teilwiderstände R22 und R3^ kurzgeschlossen. Durch die Verwendung von mehreren kurzschließenden Kontaktbelägen ist ein verfeinerter und feinabgestufter Abgleich des Temperaturkoeffizienten möglich.
109815/0287
.... . BAD
IM/Reg. 274 - Fl 528 H. Weinerth -15
Die Pig. b zeigt eine weitere Möglichkeit, wie durch Verändern des Widerstandswertes des Wirkwiderstandes Rp der Temperaturkoeffizient abgeglichen werden kann. In diesem Ausführungsbeispiel besteht der Widerstand Rp aus einer gegenüber dem Wirkwiderstand R, wesentlich breiteren, in den Halbleiterkörper eindiffundierten Zone oder aus einer breiteren aufgebrachten Schicht aus Widerstandsmaterial. Durch Sandstrahlen oder Ätzen wird an der durch den Pfeil gekennzeichneten Stelle soviel von dem aufgebrachten Widerstandsmaterial des Wirkwiderstandes R2 entfernt, bis ein optimaler Temperaturkoeffizientenabgleich erreicht ist. Dieses Abgleichverfahren besitzt gegenüber den oben beschriebenen den Vorteil, daß der Widerstandswert von Rp kontinuierlich geändert werden kann.
- 11 -
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' ·· BÄÖ ORfGlMAi- - -

Claims (1)

  1. IM/Reg. 274 - Fl 5^8 ff H. Weinerth - I5
    Patentansprüche
    Temperaturkompensierte Z-Diode in Form einer Halbleiterfestkörperschaltung, die aus mehreren nichtlinearen und gegebenenfalls linearen, in einem gemeinsamen Halbleiterkörper des einen Leitungstyps angeordneten, durch aufgebrachte Metallisierungen untereinander verbundenen Einzelelementen besteht und die mit zwei äußeren Anschlüssen versehen ist, wobei als Einzelelemente mehr als zwei Transistorstrukturen dienen, der Halbleiterkörper die gemeinsame Kollektorzone aller Transistorstrukturen darstellt, die Basis-Emitter-pn-Übergänge der Transistorstrukturen bezüglich der Richtung des im Betrieb fließenden Gesamtstroms derart in Reihe geschaltet sind, daß ein Teil der Basis-ümitter-pn-Übergänge in Sperrichtung bis ins abbruchgebiet als Z-Dioden und die restlichen in Flugrichtung als Flußdioden betrieben sind, wobei ferner zur Erniedrigung des dynamischen Innenwiderstands die Transistorwirkung von mindestens einem Teil der als Fluudioden betriebenen Transistorstrukturen herangezogen ist und der Halbleiterkörper mit dem ersten äußeren Anschluß, sowie entweder die Basis der letzten als Z-Diode wirkenden Transistorstruktur oder der Emitter der letzten als Flußdiode wirkenden TransIstorstruktur mit dem zweiten äußeren Anschluß verbunden ist, nach Patent (Patentanmeldung D 54 814 VIIIc/21g), dadurch gekennzeichnet, daß in den die gemeinsame Kollektorzone (nQ) darstellenden Halbleiterkörper eine weitere Transistorstruktur (T) eingebracht ist, deren Kollektor aus einem Teil der gemeinsamen Kollektorzone (nc) besteht, daß Basis und Emitter der weiteren Transistorstruktur mit einem Wirkwiderstand (R-, ) und ebenso Basis und Kollektor mit einem weiteren Wirkwiderstand (Rp) überbrückt sind, daß der Emitter bei η-leitender Kollektorzone am positivsten Punkt der in Reihe geschalteten, als Fluö- oder Z-Dioden wirkenden Transistorstrukturen, dagegen bei p-leitender Kollektorzone am nega-
    - 12 -
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    BAD
    IM/Reg. 2jK - Pl 53Ö H. Weinerth - 15
    tivsten Punkt der Reihenschaltung angeschlossen ist und daß im Falle eines erforderlichen Abgleichs des Temperaturkoeffizienten der optimale Widerstandswert mindestens eines der Wirkwiderstände (R1, Ro) durch mindestens teilweises Kurzschließen eingestellt ist.
    2. Temperaturkompensierte Z-Diode nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Wirkwiderstände aus in Reihe geschalteten Teilwiderständen (R1-^-R17J Rp,...Rp17) bestehen.
    Temperaturkompensierte Z-Diode nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Wirkwiderstände entweder in der gemeinsamen Kollektorzone als den dem Leitungstyp des Halbleiterkörpers entgegengesetzten Leitungstyp besitzende Zonen oder auf dem Halbleiterkörper als aufgebrachte Widerstandsschichten angeordnet sind.
    4. Temperaturkompensierte Z-Diode nach den Ansprüchen 1 bis J>, dadurch gekennzeichnet, daß der optimale Widerstandswert der Wirkwiderstände durch mindestens teilweises Kurzschließen mittels aufgedampfter Metallschichten (!...VIII) eingestellt ist.
    Temperaturkompensierte Z-Diode nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Metallschichten (1...VIIl) durch Masken hindurch aufgedampft sind.
    - 13 -
    109815/0287 BAD
    IM/Reg. 274 - Pl 538 H. Weinerth - I5
    6. Temperaturkompensierte Z-Diode nach den Ansprüchen 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der optimale Widerstandswert der Wirkwiderstände durch mittels üblicher Bondingverfahren erzeugte Drahtverbin-■ düngen mindestens teilweise kurzgeschlossen sein kann.
    Anordnung der zusätzlichen Transistorstruktur und der Wirkwiderstände auf dem Halbleiterkörper der temperaturkompensierten Z-Diode nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß an den Enden (la, Ib, 2a ... 2e) der Teilwiderstände und der Zonen (B, G, E) der Transistorstruktur (T) auf einer diese Kontaktbeläge freilassenden Isolierschicht größerfläohige Metallbeläge (3I...36) aufgebracht sind, von denen einige (31* 32, 36) auch als Zwischenverbindungen dienen, daß die größerflächigen Metallbeläge einander benachbart sind, daß zwei Seitenkanten benachbarter größerflächiger Metallbeläge parallel verlaufen und daß durch eine einzige, auf zwei benachbarte gröüerflächige Metallbeläge aufgebrachte Metallschicht (I...V) oder einen einzigen Verbindungsdraht der Temperaturkoeffizient optimal eingestellt ist (Pig. 3)·
    8. Verfahren zum Herstellen einer temperaturkompensierten Z-Diode nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß nach Erzeugen sämtlicher Wirkwiderstände und Transistorstrukturen der Temperaturkoeffizient der fcemperaturkompen-■ sierten Z-Diode gemessen wird und daß nach der Messung die kurzschließende(n) Metallschicht(en) ode,r der (die) kur2SQhließende(n) Verbindungsdraht(drähte) aufgebracht werden*
    109815/0287
    IM/Reg. 274 - Fl 538 H. Weinerth - I5
    9. Abwandlung des Verfahrens nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß anstelle der kurzschließenden Verbindungen Teile der Wirkwiderstände (Rp) durch Ätzen oder Sandstrahlen entfernt werden.
DE1639173A 1967-12-09 1968-01-20 Temperaturkompensierte Z-Diodenanordnung Expired DE1639173C3 (de)

Priority Applications (9)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE1967D0054814 DE1589707B2 (de) 1967-12-09 1967-12-09 Temperaturkompensierte Z Diodenanord nung
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