DE3303248A1 - Semiconductor circuit corresponding to a higher-power Z diode - Google Patents

Semiconductor circuit corresponding to a higher-power Z diode

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    • 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

Abstract

Since higher-power Z diodes have various disadvantages, a semiconductor circuit (10) is proposed which has a collector-emitter path of a transistor (14) between input (12) and output (13). The base of the transistor is connected, on the one hand, via a low-power Z diode (15) to the collector of the transistor and, on the other hand, via an ohmic resistor (16) to the emitter of the transistor. Due to the current gain of the transistor, the semiconductor circuit has a comparatively high power, corresponding to a power Z diode, even though a low-power Z diode is used. <IMAGE>

Description

Einer Z-Diode höherer LeistungA higher performance Zener diode

entsprechende Halbleiterschaltung Stand der technik Die Erfindung bezieht sich auf eine einer Z-Diode höherer Leistung entsprechende Halbleiterschaltung.corresponding semiconductor circuit prior art The invention refers to a semiconductor circuit corresponding to a Zener diode with higher power.

Es sind Z-Dioden bekannt (Handbuch für Hochfrequenz- und Eiektro-Techniker, 12. Auflage, Band 3, Seiten 74 bis 76, Hüthig & Prlaum Verlag), die entweder wie übliche Schaltdioden nur geringen Beanspruchungen ausgesetzt werden dürfen oder die als Leistungs-Z-Dioden für eine höhere Verlustleistung ausgelegt sind. Die zuletzt genannten Leistungs-Z-Dioden stellen in der Regel Sonderbauelemente dar, so daß deren Einsatz bisher auf Spezialgebiete und -anwendun§etl beschränkt ist. Die bekannten Leistungs-Z-Dioden haben gegenüber den Z-Dioden geringer Leistung auch den Nachteil, daß ihre Z-Spannung weniger konstant ist.Zener diodes are known (manual for high frequency and electrical technicians, 12th edition, Volume 3, pages 74 to 76, Hüthig & Prlaum Verlag), either as usual switching diodes may only be exposed to low stresses or which are designed as power Z-diodes for a higher power loss. The last named power Z-diodes are usually special components, so that whose use has so far been limited to special areas and applications. The known Power Zener diodes also have the disadvantage compared to low power Zener diodes, that their Z-voltage is less constant.

Das ist insbesondere auf die Wärmeabhängigkeit dieser Dioden zurückzuführen.This is due in particular to the heat dependence of these diodes.

Vorteile der Erfindung Die erfindungsgemäße Halbleiterschaltung mit den kennzeichnenden Merkmalen des Anspruchs 1 hat den Vorteil, daß normale, handelsübliche Z-Dioden geringer Leistung verwendet werden können, die darüber hinaus in sehr kleinen Abstufungen ihrer Z-Spannung zur Verfügung stehen. Außerdem weist die erfindungsgernäßCj flalbleiterschaltung eine geringere Wärmeabhängigkeit ihrer Z-Spannung auf als Leistungs-Z-Dioden. Ferner können für die Realisierung der erfindungsgemäßen Halbleiterschltug Tranistoren und Widerstände üblicher Ausführung verwendet werden.Advantages of the Invention The semiconductor circuit according to the invention with the characterizing features of claim 1 has the advantage that normal, commercially available Zener diodes of low power can be used, in addition, in very small Graduations of their Z voltage are available. In addition, the erfindungsgernäßCj fall arrester circuit has a lower heat dependency of its Zener voltage than power Zener diodes. Furthermore, transistors can be used to implement the semiconductor circuit according to the invention and resistors of conventional design can be used.

Durch die in den Unteransprüchen auEgeführten Maßnahmen sind vorteilhafte Weiterbildungen und Verbesserungen der im Anspruch 1 angegebenen Haiblei erschaltung möglich. Besonders vorteilhaft ist eine erfindungsgemäße f1albleiterschaltung, bei der der Transistor ein Leistungstransistor ist. Dadurch wird die Leistung der Halbleiterschaltung in erheblichem Maße vergrößert. Die Halbleiterschaltung kann in gleicher Weise wie eine Leistungs-Z-Diode eingesetzt werden.The measures set out in the subclaims are advantageous Developments and improvements of the Haiblei specified in claim 1 circuit possible. A semiconductor circuit according to the invention is particularly advantageous which the transistor is a power transistor. This increases the performance of the semiconductor circuit enlarged to a considerable extent. The semiconductor circuit can in the same way as a power Zener diode can be used.

Zeichnung Ein Ausführungsbeispiel ist in der Zeichnung anhand eier Figur dargestellt und in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert.Drawing An exemplary embodiment is shown in the drawing using eggs Figure shown and explained in more detail in the following description.

Beschreibung der Erfindung In Fig. 1 A ist eine erfindungsgemäße Halbleiterschaltung 10 gezeigt, die anstelle einer Leistungs-Z-Dioae 11 (vgl. Fig. 1 B) in elektronischen Schaltungen, insbesondere in Schaltungen zur Gleichspannunysstabilisierung, eingesetzt werden kann. Die Halbleiterschaltung 10 weist einen Eingang 12 und einen Ausgang 13 auf. Zwischen Eingang und Ausgang liegt die Kollektor-Emitterstrecke eines bipolaren Transistors 14, das ist vorzugsweise ein Leistungstransistor, dessen Basis über eine Z-Diode 15 mit dem Kollektor dieses Transistors verbunden ist Ein ohmscher Widerstand 16 liegt zwischen der Basis des Transistors 14 und dessen Q Emitter.Description of the Invention In Fig. 1A is a semiconductor circuit according to the invention 10 shown, which instead of a power Z-Dioae 11 (see. Fig. 1 B) in electronic Circuits, especially in circuits for DC voltage unstabilization, used can be. The semiconductor circuit 10 has an input 12 and an output 13 on. The collector-emitter path of a bipolar one lies between the input and output Transistor 14, which is preferably a power transistor, the base of which is above a Zener diode 15 is connected to the collector of this transistor Resistor 16 lies between the base of transistor 14 and its Q emitter.

Die Wirkungsweise der vorstehend beschriebenen Halbleiterschaltung ist folgende: Der durch die Verwendung einer Z-Diode 15 geringer Leistung bedingte geringe Z-Strom i ergibt einen durch den Stromverstär-1-kungsfaktor B bzw. ß des Transistors 14 bedingten höheren Kollektorstrom ic und damit einen höheren Gesamtstrom 1Ges für die eine Leistungs-Z-Diode bildende Halbleitershaltung 10.The operation of the semiconductor circuit described above is as follows: The one caused by the use of a Zener diode 15 of low power low Z current i results in a gain by the current amplification factor B or ß des Transistor 14 caused a higher collector current ic and thus a higher total current 1Total for the semiconductor retention forming a power Zener diode 10.

Die Halbleiterschaltung hat zwar nicht genau den Z-Spannungswert Uz der Z-Diode 15, sondern einen Wert Uz' = Uz + TUBE, das heißt einen um den Spannungsabfall an der Basis-Etuitterstrecke des Transistors 14 höheren Wert. Sofern aber der Spannungsabfall UBE im Vergleich zu der Z-Spannung UZ der verwendeten Z-Diode 15 sehr klein ist, kann der Einfluß der Basis-Emitterspannung UBE vernachlässigt werden. Wird eine bestimmte Spannung U'Z gewünscht, so läßt sich dies durch geeignete Wahl der Spannung UZ unter Berücksichtigung des für den Transistor charakteristischen Wertes UBE erreichen.The semiconductor circuit does not have exactly the Z voltage value Uz of the Zener diode 15, but rather a value Uz '= Uz + TUBE, that is to say one by the voltage drop at the base-Etuitterstrecke of the transistor 14 higher value. But provided the voltage drop UBE is very small compared to the Zener voltage UZ of the Zener diode 15 used, the influence of the base emitter voltage UBE can be neglected. Will be a If a certain voltage U'Z is desired, this can be achieved by a suitable selection of the voltage Achieve UZ taking into account the UBE value that is characteristic of the transistor.

Die VerlusLleistung der Halbleiterschaltung entspricht dem Produkt aus der Z-Spannung U'Z, dem Z-Strom iZ und dem Stromverstärkungsfaktor B, vorausgesetzt, daß der Stromverstärkungsfaktor erheblich größer als 1 ist.The power loss of the semiconductor circuit corresponds to the product from the Z-voltage U'Z, the Z-current iZ and the current amplification factor B, provided that the current amplification factor is considerably greater than 1.

Der Widerstand 16 ist ein Schutzwiderstand zum Ableiten des Kollektorreststromes des Transistors 14.The resistor 16 is a protective resistor for diverting the residual collector current of transistor 14.

Es ist empfehlenswert, den Transistor 14 mit einem Kühlblecln oder Kühlkörper zu versehen, der in Fig. 1 A durch ene gestrichelte Linie 17 angedeutet ist. Dadurch kann bei einer vorgegebenen Verlustleistung für den Transistor 14 eine höhere Verlustleistung zugelassen werden.It is recommended that the transistor 14 with a cooling plate or To provide heat sink, indicated in Fig. 1A by a dashed line 17 is. As a result, given a predetermined power loss for transistor 14, a higher power dissipation can be permitted.

Anstelle eines Transistors 14 kann eine bekannte Darlington-Schaltung ius zwei oder mehreren Transistoren treten.Instead of a transistor 14, a known Darlington circuit ius two or more transistors.

Claims (4)

Ansprüche Einer Z-Diode höherer Leistung entsprechende Halbleiterschaltung, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen Eingang (12) und Ausgang (13) der Halbleiterschaltung (10) eine Kollektor-Emitterstrecke eines Transistors (14) liegt, dessen Basis erstens über eine Z-Diode (15) geringer Leistung mit dem Kollektor und zweitens über einen ohmschen Widerstand (16) mit dem Emitter dieses Transistors verbunden ist.Requirements of a semiconductor circuit corresponding to a Zener diode of higher power, characterized in that between the input (12) and output (13) of the semiconductor circuit (10) a collector-emitter path of a transistor (14) is located, the base of which is first Via a low-power Zener diode (15) with the collector and, secondly, via one Ohmic resistor (16) is connected to the emitter of this transistor. 2. Halbleiterschaltung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Transistor (14) ein Leistungstransistor ist.2. Semiconductor circuit according to claim 1, characterized in that the transistor (14) is a power transistor. 3. Haibleiterschaltung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Transistor (.i4) mit einem Kühlkörper (17) in gut wärmeleitende-r Verbindung steht.3. semiconductor circuit according to claim 1 or 2, characterized in that that the transistor (.i4) with a heat sink (17) in a good heat-conducting connection stands. 4. Halbleiterschaltung nacn Anspruch 1 oder eine der folgenden, dadurch gekennzeichnet, daß an die Stelle des Transistors (14) eine Darlington-Schaltung aus zwei oder mehreren Transistoren tritt.4. Semiconductor circuit according to claim 1 or one of the following, characterized characterized in that the transistor (14) is replaced by a Darlington circuit occurs from two or more transistors.
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