DE3107536C2 - Schaltungsanordnung zum Ansteuern induktiver Lasten - Google Patents

Abstract

Gegenstand der Erfindung ist eine als Leistungsendstufe zur Ansteuerung einer induktiven Last geeignete Schaltungsanordnung, bei welcher durch bestimmte Maßnahmen verhindert ist, daß von der induktiven Last her zurückschlagende negative Spannungsimpulse die Schaltung in einem be triebs unfähigen Zustand "verklemmen". Diese Maßnahmen bestehen darin, über den Leistungsendtransistor der Schaltungsanordnung eine Diode derart zu koppeln, daß sie im leitenden Zustand mit der induktiven Last eine Schleife bildet, über welche Strom fließen kann, wenn die negativen Spannungsimpulse an der Ausgangsklemme der Schaltungsanordnung erscheinen. Die Diode wird leitend, wenn der Pegel der erwähnten negativen Spannungsimpulse größer ist als die Differenz zwischen dem Durchlaßspannungsabfall dieser Diode und dem Durchlaßspannungsabfall einer anderen Diode, welche zwischen dem Hauptstromweg des Endtransistors und dem Bezugspotential liegt.

Description

Die Erfindung betrifft eine als Leistungsendstufe zum Ansteuern einer induktiven Last verwendbare Schaltungsanordnung in integrierter Bauweise gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.

Leistungsendtransistoren wie z. B. die in Tonverstärkern und in geschalteten Versorgungsschaltungen verwendeten Ausgangstransistoren steuern häufig induktive Lasten an, beispielsweise Relais, Transformatoren oder Lautsprecherspulen. Leistungstransistoren mit induktiven Lasten funktionieren im allgemeinen zufriedenstellend, wenn sie linear arbeiten. Unter linearen Betriebsbedingungen verhalten sich die Transistoren kontinuierlich als nieder<jhmige Spannungsquellen für die Last, wodurch induktiv entwickelte Spannungsspitzen, die gelegentlich von der Last auf die Transistoren rückgekoppelt werden können, ausreichend gedämpft werden. Wenn jedoch die Leistungsendtransistoren in einer geschalteten Versorgungsschaltung vorübergehend durch das Steuersignal in einen »niedrigen« (d. h. ausgeschalteten) Zustand geschaltet werden oder wenn die Transistoren in einem Tonverstärker durch ein weit ausgesteuertes Ausgangssignal in den nichtlinearen Bereich getrieben werden, dann bilden sie eine hohe Impedanz für die induktive Last. Die induktive Energie in der Last baut sich auf einen Spitzenwert, auf und schlägt dann zurück in den Verstärker oder uie Versorgungsschaltung. Dieser starke Energiestoß kann als hoher negativer Spannungsimpuls erscheinen, was zum Schließen von Strom-Gegenkopplungen in einem oder mehreren der Leistungsendtransistoren und anderen Schaltungsteilen des Verstärkers oder der Versorgungsschaltung führen kann. Diese Stromschleifen können die Schaltungen im Verstärker oder in der Versorgungsschallung in einem Zustand »verklemmen«, in welchem die Ausgangsgröße eier Schaltungen auf einen Bruchteil des normalen maximalen Ausgangspegels reduziert ist. Der verklemmte Zustand dauert so lange an, bis die Energieversorgung von der verklemmten Schaltung fortgenommen wird.

Dieses Problem des Verklemmens ist noch kritischer, wenn di^ Leistungsendtransistoren keine diskreten Bauelemente sondern integrierte Bestandteile eines monolithischen integrierten Schaltungsplättchens sind, wie es z. B. bei den integrierten RCA-Bausteinen CA3134 oder TDA 1190 (TV Sound I.F. and Audio Output Subsystems) der Fall ist. 11■ diesem Fall führen die hohen negativen Spannungsimpulse nicht nur zur Verklemmung eines oder mehrerer der Leistungsendtransistoren, sondern die durch die Impulse hervorgerufenen Ströme können zu anderen Bereichen des integrierten Schalte tungsplättchens geleitet werden, wo dann andere Schaltungsfunktionen gestört werden können. Außerdem können die resultierenden hohen Stromdichten in dem kleinen integrierten Schaltungsplättchen einen oder

mehrere der dort integrierten Transistoren zerstören und außerdem die auf der Oberfläche des Schaltungsplättchens gebildeten metallischen Leiter zum Schmelzen bringen.

Eine Methode zum Verhindern des »Verklemmens« in einem integrierten Leistungsverstärker ist in den Unterlagen der älteren Patentanmeldung P 30 16 770.5 beschrieben. Bei der dort offenbarten Anordnung sind ein Kondensator und ein Widerstand parallel zwischen den Emitter des Lekiungsendtransistors und Masse geschaltet Eine induktive Last liegt parallel zur Serienschaltung der Kollektor-Emitter-Strecke des Leistungstransistors und der genannten Widersiand/Kondensator-Kombination. Ohne diese Widerstand/Kondensator-Kombination würde die integrierte Schaltung in den verklemten Zustand geraten, wenn ein negativer Spannungsimpuls von der induktiven Last auf den Kollektor des Leistungsendtransistors rückgekoppelt wird. Wenn der Spannungsimpuls um ungefähr — 0,5 Volt in negativer Richtung geht, dann bilden der Kollektor des Transistors und das anliegende Substratmaterial der integrierten Schaltung einen effektiven Diodenübergang, der durch den negativen Spannungsimpuls in L>urchlaßrichtung gespannt wird. Es stößt dann ein Strom durch das Substrat zu anderen Bereichen der integrierten Schaltung, die dadurch in den verklemmten Zustand geraten kann.

Der Kondensator und der Widerstand in der oben erwähnten Anordnung verhindern ein solches Verklemmen unter den meisten Umständen dadurch, daß sie die Gleichspannung am Emitter des Leistungsendtransistors glätten. Der Kondensator wird durch den über den Leistungsendtransistors fließenden Strom auf eine positive Spannung aufgeladen, die einer in der integrierten Schaltung gebildeten p+-leitenden Zone angelegt wird, welche mit der Verbindungsstelle zwischen dem Transistoremitter und der Widerstand/Kondensator-Kombination gekoppelt ist. Ein negativer Spannungsimpuls am Kollektor des Leistungsendtransistors spannt den effektiven Diodenübergang, der durch den Transistorkollektor und die erwähnte p⁺-Zone gebildet wird, in Durchlaßrichtung vor, bevor die effektive Diode zwischen Kollektor und Substrat in Durchlaßrichtung spannt, da die p⁺-Zone auf höherem Potential als das an Masse liegende Substrat ist. Der negative Spannungsimpuls wird dann ohne Schaden über die durch den Transistorkollektor und die erwähnte p⁺-Zone gebildete effektive Diode verbraucht, bevor die effektive Kollektor-Substrat-Diode ihre Durchlaßvorspannung bekommen kann.

Es wurde gefunden, dab diese Anordnung unter gewissen Betriebsbedingungen manchmal ein Verklemmen der Schaltung nicht verhindern kann. Während stiller Zeiten liefert der Leistungsendtransistor nur eine kleine Menge Strom für die Widerstand/Kondensator-Kombination. Der Kondensator entlädt sich dann über den Widerstand, und der Spannungspegel am Emitter des Transistors driftet nach unten in Richtung zum Massepotential des Substrats. Das plötzliche Anlegen eines hohen Aussteuerungssignals kann dann einen negativen Spannungsimpuls am Kollektor des Transistors zur Folge haben, der den Kollektor-Substrat-Übergang in Durchlaßrichtung spannt und damit den verklemmten Zustand herbeiführt.

Aus der US-Patentschrift 41 78 619 ist eine Schaltungsanordnung bekannt, welche die im Oberbegriff des Patentanspruchs 1 angeführten Merkmale aufweist, die dort dazu dienen, die Schii'tung im Falle einer unbeabsichtigten Polaritätsumkehr der Versorgungsspan· nungsquelle zu schützen. Die bekannte Schaltungsanordnung enthält zwei außerhalb des integrierten Scha¹-tungsplättchens liegende Dioden, deren erste zwischen den Emitteranschluß des Endtransistors und das Bezugspotential geschaltet und in Durchlaßrichtung vorgespannt ist, so daß sie eine gegebene Potentialdifferenz zwischen dem Bezugspotential und dem Emitteranschluß aufrechterhält. Die zweite Diode liegt in Reihe

to zur Kollektor-Emitter-Strecke des Endtransistors, ebenso wie die induktive Last, die mit dieser zweiten Diode eine Parallelschaltung zwischen einem Betriebspotentialanschluß und dem Kollektor des Endtransistors bildet. Wenn bei einer solchen Anordnung der Endtransistor gesperrt wird, dann bewirkt die induktive Last, daß das Potential am Kollektor des Transistors positiver als das Potential am Betriebspotentialanschluß wird und nicht negativer als das Beioigspotential, was die Kollektor-Substrat-Diode des Transistors in Durchlaßrichtung spannen würde und die integrierte Schaltung schädigen könnte. Die bekanrj:. Anordnung der induktiven Last in Reihe mil der Koii'jkior-Emitter-Strecke des Endtransistors kann aber nicht immer verwendet werden, z. B. dann nicht, wenn die induktive Last eine Lautsprecherspule oder ein Transformator ist, durch die kein Gleichstrom fließen soll, weil sonst der Kern gesättigt und die Schaltung unwirksam werden würde.

Die Aufgabe der Erfindung besteht darin, eine Schaltungsanordnung der im Oberbegriff des Patentanspruchs 1 beschriebenen Gattung so auszubilden, daß die weiter oben beschriebene Verklemmung des Transistors wirksamer als bisher verhindert wird. Die wesentlichen Merkmale zur Lösung dieser Aufgabe sind im Kennzeichnungsteil des Patentanspruchs 1 angeführt. Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen gekennzeichnet.

Bei der erfindungsgemäßen Anordnung treibt der Transistor eine induktive Last, die parallel zu meiner Kollektor-Emitter-Strecke liegt. Zur Vermeidung der schädlichen Auswirkungen eines von der induktiven Lasl induzierten Gegenspannungsimpulses ist erfindungsgemäß die zweite Diode parallel zur Kollektor-Emitter-Strecke des Transistors angeordnet und so gepolt, daß sie in einer Richtung entgegengesetzt zur Durchlaßrichtung der Kollektor-Emitter-Strecke des Transistors leiten kann. Die erfindungsgemäße Anordnung der zweiten Diode unter Beibehaltung der (aus der erwähnten US-Patentschrift 41 78 619 bekannten) ersten Diode hat zur Folge, daß die zweite Diode bereits bei einer Amplitude eines Gegenspannungsimpulses leitend wird, die unterhalb der kritischen Amplitude zur Leitendmachung der Kollektor-Substrat-Diode liegt.
Die Erfindung wird nachstehend an einem Ausführungsbeispiel anhand von Zeichnungen näher erläutert. Fig. 1 zeigt das Schaltbild einer Schaltung mit einer erfindungsgemäßen Anordnung zum Vermeiden des Verklemmens.

Fig. 2 zeigt in tinem Schaltbild eine bekannte Ver-

bo wendungsart der Endstufe nach Fig. 1.

F i g. 3 zeigt einen Teil des Schaltbildes der Fig, 1.
In der Anordnung nach Fig. 1 ist die Leistungsendstufe eines monolithischen integrierten Schaltungsplättchens 10. das eine Niederfrequenz- oder Tonschaltung

b5 darstellt, mit einem Lautsprecher 60 verbunden. Die strichpunktierte Linie i0 zeigt die Grenze des integrierten Schaltungsplättchens. Die Verbindung des Schal tiingsplättchens mit äußeren Bauteilen erfolgt über An-

schlußKlemmen 12, 13 und 14. Das Substrat U des integrierten Schaltungsplättchens ist an der Klemme 13 mit einem auf Bezugspotential (Masse) liegenden Punkt verbunden. Die Leistungsendstufe der integrierten Schaltung wird durch Signale einander entgegengesetzter Polarität angesteuert, die von anderen Teilen des Schaltungsplättchens über interne Anschlußverbindungen T1 und T2 zugeführt werden. Das am Anschluß TI zugeführte Signal wird auf die Basis eines als Emitterfolger geschalteten Transistors 16 gegeben. Der Kollektor des Transistors 16 ist an ein Versorgungspotential (B + ) angeschlossen, und sein Emitter ist mit der Basis eines Leistungsendtransistors 18 gekoppelt. Der Kollektor des Endtransistors 18 ist an das Versorgungspotential B+ angeschlossen, und sein Emitter ist über einen Widerstand 19 mit einer Tonausgangsklemme 12 verbunden. Der Transistor 18 ist gegenüber ausgangsseitigen Kurzschlüssen durch Widerstände 22 und 24 und einen Transistor 20 geschützt. Die WiHerslänHr 22 und 24 lip. gen in Reihe hintereinander zwischen dem Emitter des Transistors 16 und einer Leitung 21, die mit der Tonausgangsklemme 12 verbunden ist. Der Transistor 20 ist mit seinem Kollektor an die Basis des Transistors 16. mit seiner Basis an den Verbindungspunkt zwischen den Widerständen 22 und 24 und mit seinem Emitter an die Leitung 21 angeschlossen.

Das am Anschluß Tl angelegte Signal wird auf die Basis eines Transistors 26 gekoppelt, dessen Emitter mit der Leitung 21 und dessen Kollektor mit der Basis eines als Emitterfolger geschalteten Transistors 28 gekoppelt ist. Der Kollektor des Transistors 28 ist mit der Leitung 21 verbunden, und sein Emitter ist an die Basis eines Leistungsendtransistors 38 angeschlossen. Zwischen dem Kollektor und dem Emitter des Transistors 26 liegt ein Kondensator. Der Leistungsendtransistor 38 ist mit seinem Kollektor an die Tonausgangsklemme 12 und mit seinem Emitter über einen Widerstand 39 an eine andere Ausgangsklemme 14 angeschlossen. Einen Schutz des Transistors 38 gegenüber Kurzschlüssen bringt eine zweite Schutzschaltung, die Widerstände 32 und 34 und einen Transistor 30 enthält. Die Widerstände 32 und 34 sind in Reihe hintereinander zwischen den Emitter des Transistors 28 und die Ausgangsklemme 14 geschaltet. Der Kollektor des Transistors 30 ist an die Basis des Transistors 28 angeschlossen, seine Basis ist mit dem Verbindungspunkt zwischen den Widerständen 32 und 34 gekoppelt, und sein Emitter ist mit der Ausgangsklemme 14 verbunden.

Außerhalb des integrierten Schaltungsplättchens 10 befinden sich diskrete Schaltungselemente, die mit dem Plättchen über die Klemmen 12 und 14 verbunden sind. Ein Koppelkondensator 48 koppelt Ausgangssignale von der Tonausgangsklemme 12 auf die Primärwicklung eines Ausgangs- oder Endtransformators 50. Das andere Ende der Primärwicklung des Transformators 50 ist mit der Ausgangsklemme 14 gekoppelt. Die Sekundärwicklung des Transformators 50 ist mit der Spule eines Lautsprechers 60 gekoppelt.

In der F i g. 1 erkennt man, daß der Widerstand 39 mit dem Widerstand 34 und dem Emitter des Transistors 30 verbunden ist. Bei der dargestellten Ausführungsform der integrierten Schaltung 10 ist diese Verbindung nicht durch einen herkömmlichen metallischen Leiter auf der Oberfläche des Schaltungsplättchens gebildet sondern einen »Tunnel« 35 aus ρ ⁺ -leitendem Halbleitermaterial. Die Verwendung dieses Tunnels ist im vorliegenden Fall bedingt durch die komplizierte Verschlungenheit der metallischen Leiter auf der Oberfläche des integrierten Schaltungsplättchens 10. Der Tunnel 35 liegt räumlich ir der Nähe zur η * -Kollektorzone des npn-Transistors 3i und erfüllt neben der zu schaffenden Verbindung nocl· eine zweite zusätzliche Funktion, wie es weiter unter beschrieben wird.

Die Anordnung nach F i g. I enthalt ferner zwei Dioden 40 und 44 und einen Kondensator 42. Wenn mar diese Elemente vorübergehend wegdenkt und sich die Klemme 14 mit der Klemme 13 verbunden denkt, danr hat man eine typische Anordnung gemäß dem Stand det Technik, wie sie in Fi g. 2 gezeigt ist. Bei dieser Schaltungsweise kann sich der Transistor 38 bei starken Signalen, die den Transistor in den nichtlinearen Bereich treiben, »verklemmen«. Der Transformator 50 kann unter diesen Bedingungen einen großen negativen Spannungsimpuls entwickeln, der über die Klemme 12 aul den Kollektor des Transistors 38 zurückschlägt. Der negative Spannungsimpuls erreicht die n^-leitende KoI-

des Π^ηΠ-ΤΓ^:ΛΠ5!5!ΟΓ?

Und treibt

Transistor in Richtung auf und unterhalb des Massepotentials (0 Volt). Wenn die η ^f-Kollektorzone ein Potential von etwa —0.5 Volt erreicht, dann bildet n ⁺ -Kollektor zwei Dioden, eine mit dem naheliegenden ρ •■-Tunnel 35 und die andere mit dem Substrat des integrierten Schaltungsplättchens, und beide Dioden liegen durch die Verbindungen an der Klemme 13 und 14 auf Massepotential. Diese Dioden beginnen zum angesprochenen Zeitpunkt ?u leiten, und der durch den negativen Spannungsimpuls erzeugte Strom schlägt über den vom

jo η ^-Kollektor des Transistors 38 und dem Substratmaterial gebildeten Diodenübergang, de- in F i g. 2 durch die Diode D' dargestellt ist. Dieser Strom, der einen Betrag in der Größenordnung von 600 Milliampere hat, strömt in das Substrat in Form negativ geladener Minoritäts träger, wie es mit dem Pfeil ein F i g. 2 gezeigt ist. Der Stromfluß reduziert das Ausgangssignal des Transistors 38 auf einen Bruchteil seines vorherigen Werts. Da die Minoritätsträger negativ geladen sind, suchen sie einen Weg zu einem positiven Potential, im vorliegenden Fall zum Versorgungspotential B-Y. Die Minoritätsträger fließen also durch das Substratmaterial zu anderen Be reichen des integrierten Schaltungsplättchens 10, wo sie andere Schaltungen auf dem Plättchen in den verklemmten Zustand bringen können, so daß diese Schaltungen ebenfalls unwirksam werden. Es ist bekannt, daß starke Stromstöße dieses Typs unter den ungünstigsten Verklemmungsbedingungen den Transistor 38 zerstören und den das Versorgungspotential B+ führenden Leiter zum Schmelzen bringen können.

so Das bei der bekannten Ausführungsform auftretende Problem der Verklemmung wird bei der Anordnung nach F i g. 1 durch die Einfügung der Dioden 40 und 44 und des Kondensators 42 vermieden. Die Diode 40 ist mit ihrer Anode an die Klemme 14 und mit ihrer Kathode an Masse angeschlossen. Der Kondensator 42 ist parallel zur Diode 40 geschaltet. Die Diode 44 ist zwischen die Klemmen 12 und 14 geschaltet, wobei ihre Anode an der Klemme 14 und ihre Kathode an der Klemme 12 liegt.

Im Betrieb wird die Diode 40 durch den Emitterstrom (Signal- und Ruhestrom) des Transistors 38 im leitenden Zustand gehalten. Die Diode 40 hält daher die Klemme 14 um das der Durchlaßspannung einer Diode entsprechende Maß(1 Diodenspannungsabfall, etwa +0,6 Volt) oberhalb des Massepotentials. Der Kondensator 42 bildet für Signalfrequenzen einen Nebenschluß von der Klemme 14 nach Masse und glättet außerdem die Gleichspannung an der Klemme 14. Da die Diode 40 die

Klemme 14 auf einem Potential oberehalb des Massepotentials des Substrats hält, kann der Kondensator 42 mit kleinerem Kapazitätswert ausgelegt sein als im Falle der weiter oben frwähnten US-Patentanmeldung, wo die vom Kondensator gespeicherte Ladung diese Funktion erfüllte. Da außerdem die Spannung an der Klemme 14 wegen der Wirkung der Diode weder höher noch niedrige' als ungefähr +0,6 Volt werden kann, arbeiten die Enotransistoren über einen festen Spannungsbereich zwischen dem an der Klemme 14 herrschenden Wert und dem Versorgungspoiential S+. Dies ist bei der weiter oben erwähnten Anordnung nicht der Fall, wo sich die Kondensatorspannung und somit die Spannung an der Klemme 14 je nach den Ansteuerbedingungen des Endtransistors zwischen 0 und ungefähr 1 Volt ändern kann.

Wenn dem Transformator 50 ein weit ausschlagendes Signal angelegt wird und dies zur Entwicklung eines negativen Spannungsimpulses an der Klemme 12 führt., wird der Impuls durch die Leitfähigkeit der Diode 44 abgeführt. Die Diode 44 beginnt zu leiten, wenn der Spannungsimpuls an ihrer Kathode einen Wert erreicht, der gleich dem Spannungswert an ihrer Anode (d. h. der Spannung an der Klemme 14) minus dem Durchlaßspannungsabfall an der Diode 44 ist. Dies ist in Fig.3 näher veranschaulicht.

Die F i g. 3 zeigt unter Verwendung der gleichen Bezugszahlen einen Teil der Anordnung nach Fig. 1. Wenn der negative Spannungsimpuls an der Kathode der Diode 44 einen Wert erreicht, der zum Spannen der Diode W auf Durchlaß ausreicht, fließt induktiver Strom Il durch die mit der Diode 44, dem Kondensator 48 und der Primärwicklung des Transformators 50 gebildeten Schleife. Diese //.-Stromschleife geht über keines der Elemente der integrierten Schaltung, insbesondere nicht über den Transistor 38. Der negative Spannungsimpuls wird also eliminiert, ohne irgendwelche Elemente der integrierten Schaltung schädigen zu können.

Außerdem enthält die /t-Stromschleife weder die Diode 40 noch den Kondensator 42. Die Impedanz dieser Elemente wird durch den //.-Strom nicht beeinflußt, womit sichergestellt ist, daß sie weiterhin den Spannungshebel an der Klemme 14 auf dem durch die Diode 40 festgelegten Maß von +0,6 Volt halten.

Das Fließen des Stroms l_L über die Diode 44 führt zu einem Spannungsabfall an dieser Diode, wie er mit dem Pfeil Vbu angedeutet ist. Der Spitzenwert des Stroms //. ist bekannt, und für die Diode 44 kann ein entsprechendes, diesen Strom aushaltendes Exemplar gewählt werden. Außerdem kann die Diode 44 so ausgesucht werden, daß die an ihr abfallende Spannung V_D44 ausreicht, den negativen Spannungsausschlag an der Kathode der Diode 44 so klein zu halten, daß ein Verklemmen der Schaltung verhindert wird. Der negative Spannungsausschlag V/. an der Kathode der Diode 44 läßt sich durch folgende Gleichung ausdrucken:

V_L= V₀₄₀- V₀₄₄,

wobei V₀₄O der konstante Spannungsabfall an der Diode 40 ist Ein Verklemmen der Schaltung kann beispielsweise vorkommen, wenn Vt einen Wert von — 0, 5 Volt erreicht, bei welchem der Diodenübergang zwischen dem n⁺-Kollektor 38 und dem Substratmaterial auf Durchlaß vorgespannt wird Es sollte also verhindert werden, daß V_L diesen Wert von —0,5 Volt erreicht Bei der Ausführungsform nach F i g. 3 beträgt der konstante Spannungsabfall V₀₄₀ an der Diode 40 ungefähr + 0,6 Volt, und die Diode 44 ist so ausgesucht, daß an ihr eine Spannung von maximal I Volt fällt. Somit ist

V₁ = +0,6 - 1.0 0,4 Volt.

also geringer als der Wert von —0,5 Volt, bei welchem eine Verklemmung eintreten kann.

Die »Vernichtung« des negativen Spannungsimpulses an der Klemme 14 wird noch vervollständigt durch die

ίο Wirkung des effektiven Diodenübergangs, der durch den η + -Kollektor des Transistors 38 und den nahe beiliegenden Tunnel 35 aus, p ⁺ -Material gebildet ist, wie es weiter oben beschrieben wurde. Die Spannung von + 0,6 Volt, die an der Klemme 14 durch die Diode 40 und den. Kondensator 42 aufrechterhalten wird, liegt auch amp* -Tunnel 35. Dies bedeutet, daß der effektive Diodenübergang, der vom p ⁺ -Tunnel 35 und dem η+ -Kollektor des Transistors 38 gebildet ist, auf Durchlaß vnrffpsⁿ3nn? zu werden be°innt, wenn utv ne^CTätive Spannungsimpuls die Spannung am Kollektor des Transistors 38 auf ungefähr 0 Volt reduziert hat. Die Beifügung »ungefähr« ist hier gerechtfertigt, weil der ρ+ -Tunnel nicht in direkter körperlicher Berührung mit dem η * -Tunnel ist sondern nahebei in der gleichen Epitaxial-Wanne liegt, in welcher der Transistor 38 gebildet ist. Ein solcher Bereich aus Epitaxial-Material trennt die beiden Halbleiterzonen der effektiven Diode, wodurch diese Diode naturgemäß schlechtere Leitungseigenschaften hai als die Diode 40 oder 44. Wenn die Spannung am Kollektor des Transistors 38 mehr und mehr negativ wird, wird die effektive Diode mehr und mehr leitend, um einen Teil der Ladung des negativen Spannungsimpulses zu zerstreuen.
Die erwähnte effektive Diode ist in der F i g. 3 gestrichelt als Diode D" dargestellt. Da die Diode D" durch den vom negativgerichteten Spannungsimpuls verursachten Strom in Durchlaßrichtung vorgespannt wird, reagiert der ρ+ -Tunnelbereich mit der Injektion positiv geladener Minoritätsträger (Löcher) in das umgebende Material der Epitaxial-Wanne. Da diese Minoritätsträger positiv geladen sind, fließen sie zu einem niedrigeren Potential, im vorliegenden Fall also in das auf Massepotential liegende Substrat, das sich unter der Epitaxial-Wanne befindet. Dieser Minoritätsträgerfluß ist durch den Pfeil Λ in F i g. 3 angedeutet. Sobald die Minoritätsträger das Substrat erreichen, werden sie ohne schädliche Nebenwirkung als Massestrom weggeleitet und fließen am Ende in den an der Klemme 13 gebildeten Masseanschluß der Versorgungsspannungsquelle der integrierten Schaltung. Auf diese Weise ergänzt die effektive Diode D" die Wirkung der Diode 44, um induktiv erzeugte negative Spannungsimpulse an der Klemme 12 zu zerstreuen, bevor die vom Kollektor des Transistors 38 und dem Substrat gebildete effektive Diode in Durchlaßvorspannung geraten und eine Verklemmung in der integrierten Schaltung hervorrufen kann.

Es sei noch erwähnt, daß jede ρ+-Zone, die nahe der Kollektorzone des Transistors 38 liegt und auf das gleiche Vorspannungspotential wie die Klemme 14 gerät die p+-Zone einer effektiven Diode bilden kann, die in der gleichen Weise wie die Diode D" in F i g. 3 funktioniert

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (5)

Patentansprüche:

1. Als Leistungsendstufe zum Ansteuern einer induktiven Last verwendbare Schaltungsanordnung mit folgenden Bestandteilen:

einem monolithischen integrierten Schaltungsplättchen, das ein an Bezugspotentia! angeschlossenes Halbleitersubstrat eines ersten Leitfähigkeitstyps, eine Einrichtung zur Entwicklung eines Steuersignals und einen Transistor enthält, dessen Basis zum Empfang des Steuersignals angeschlossen ist und dessen Emitter mit einer ersten Klemme gekoppelt ist und dessen Kollektor als Zone eines dem ersten Leitfähigkeitstyp entgegengesetzten zweiten Leitfähigkeitstyps mit einer zweiter Klemme gekoppelt ist und mit dem Substrat einen Diodenübergang bildet; einer außerhalb des integrierten Schaltungsplättchens liegenden ersten Diode, die zwischen die erste Klemme und das Bezugspotential geschaltet und in Durchlaßrichtung vorgespannt ist, so daß sie eine gegebene Potentialdifferenz zwischen dem Bezugspotenlial und der ersten Klemme aufrechterhält;
einer außerhalb des integrierten Schaitungsplättchens liegenden zweiten Diode, dadurch gekennzeichnet,

daß die zweite Diode (44) zwischen der ersten und der zweiten Klemme (12,14) parallel zur Kollektor-Emitter-Strecke des Transistors (38) angeordnet und so gepolt ist, daß sie in einer Richtung entgegengesetzt zur Durchlaßrichtung der Kollektor-Emitter-Strecke des Ϊ /ansistors leitend wird, wenn am Kollektor des Transistors ein Schwellenwert erreicht wird, der im wesentlichen, gleich der Differenz zwischen dem Potential der erster Klemme (14) und dem Durchlaßspannungsabfall der zweiten Diode (44) ist;

daß außerhalb des integrierten Schaltungsplättchens (10) eine Einrichtung (48, 50) zum Koppeln der induktiven Last (60) zwischen die erste und die zweite Klemme (14, 12) parallel zur Kollektor-Emitter-Strecke des Transistors (38) angeordnet ist;
daß Spannungsimpulse, die von der induktiven Last (60) am Kollektor des Transistors (38) entwickelt werden, die zweite Diode (44) beim ersten Schwellenwert leitend machen, der von diesen Impulsen vor einem zweiten Schwellenwert erreicht wird, welcher ausreicht, den zwischen Kollektor und Substrat (11) gebildeten Diodenübergang (D") auf Durchlaß zu spannen.

2. Schaltungsanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die zweite Diode (44) mit der induktiven Last (50) eine Schleife bildet, um Strom, der von den Spannungsimpulsen in der Schleife resultiert, außerhalb des integrierten Schaltungsplättchens zu leiten.

3. Schaltungsanordnung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der zweite Schwellenwert im wesentlichen gleich der Differenz zwischen dem Bezugspotential und dem Durchlaßspannungsabfall des vom Kollektor und vom Substrat (102) gebildeten Diodenübergangs ist.

4. Schaltungsanordnung nach Anspruch I, dadurch gekennzeichnet, daß außerhalb des int?grierten Schaltungsplättchens (10) parallel zur ersten Diode (40) ein Kondensator (42) angeordnet ist und daß auf dem integrierten Schaltungsplättchcn in dichter Nähe des Kollektors des Transistors (38) ci

ne mit der ersten Klemme (14) gekoppelte Halbleiterzone (35) vorgesehen ist, die mit dem Kollektor einen zweiten Diodenübergang (D") bildet, der von den Spannungsimpulsen in Durchlaßrichtung vorgespannt wird, wenn die Spannungsimpulse einen dritten, vor dem zweiten Schwellenwert erreichten Schwellenwert erreichen.

5. Schaltungsanordnung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß der dritte Schwellenwert im wesentlichen gleich dem Bezugspotential isL