用于电压瞬变电路保护的撬棒器件制造技术

一般公开了一种用于保护电子器件免受瞬变影响的包括撬棒器件的电路保护组件。该电路保护组件可以包括转向二极管桥和电连接到该转向二极管桥的撬棒器件。该撬棒器件可以具有形成在第一层上的基极和发射极，该第一层限定击穿电压，当该击穿电压被超过时，允许电流在该发射极下面穿过，并通过形成在该发射极中的空穴而穿出器件。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】相关申请本申请要求2012年7月5日申请的美国临时申请号为61/668326的申请的优先权。
本公开一般涉及电路保护器件的领域，而更具体地涉及保护电路组件免受电压瞬变(例如可能由闪电冲击或电源电路产生)的影响。
技术介绍
电路内电压或电流的不需要的改变通常被称为“瞬变”。瞬变可能由各种源导致。例如，闪电冲击可能导致电路内的不需要的瞬变。此外，瞬变可能以各种方式显现。更具体地，瞬变可能引起电路内的稳态电压或电流条件的很多不同的改变。另外，与瞬变关联的电流和电压波形和幅度也变化。由于瞬变经常引起电路内的电压和/或电流中的不需要的尖峰(spike)，因此可能发生对电路组件的损坏。保护电路免受瞬变影响通常涉及在潜在瞬变的源和待保护的电路之间放置某种类型的一个或多个保护组件。保护组件起到将电路中的电流和电压限制到安全水平的作用。由于半导体器件通常具有良好限定的钳制电压(clamping voltage)和泄漏电流特性的事实，一些保护组件使用半导体器件。在实践中，利用半导体器件的保护组件可以被配置为将任何电压瞬变迅速限制到预定的水平。然而，半导体结的电容随着电压而改变。据此，保护电路免受瞬变影响可能以保护组件的增加的电容为代价。例如，诸如非常高速用户电话线(VDSL)的一些电路由于增加的电容水平而可能经历数据损失。因此，一些保护组件由于由减轻瞬变引起的电容的增加而可能引起正被保护的电路内的数据损失。另外，一些半导体器件的电阻也随着电压改变。据此，保护电路免受瞬变影响也可能以使电阻变化为代价，电阻变化可能对电路内的电流产生负面影响。此外，一些半导体器件可能由于过多功率耗散的循环而被损坏，导致保护组件的提前故障。因此，需要这样的保护组件，其能够迅速将瞬变的电压钳制到合理的水平、承受反复暴露于高电流而且基本不改变正在被保护的电路的电容。
技术实现思路
根据本公开，提供了一种用于保护电子器件免受瞬变影响的电路保护组件。该电路保护组件可以包括转向二极管桥(steering diode bridge)和电连接到该转向二极管桥的撬棒(crowbar)器件。该撬棒器件可以具有形成在第一层上的基极和发射极，该第一层限定击穿电压，当该击穿电压被超过时，允许电流在该发射极下面穿过，并通过形成在该发射极中的空穴而穿出器件。在一些实施例中，用于电路保护组件的撬棒器件可以包括形成在衬底的底部区域中的扩散层、形成在该衬底上的基极以及形成在该基极上的具有空穴的发射极，撬棒器件具有击穿电压，当该击穿电压被超过时，允许电流在该发射极下面穿过，并通过形成在该发射极中的空穴而穿出器件。撬棒器件的附加实施例可以包括形成在衬底上的外延层、形成在该外延层上的基极以及形成在该基极上的具有空穴的发射极，撬棒器件具有击穿电压，当该击穿电压被超过时，允许电流在该发射极下面穿过，并通过形成在该发射极中的空穴而穿出器件。附图说明作为例子，现在将参考附图来描述公开的器件的具体实施例，其中：图1是将外部传输线连接到数据线的电路的框图；图2是常规电路保护组件的框图；图3是示例电路保护组件的框图；图4是示例撬棒保护器件的框图；图5A-5D是另一示例撬棒保护器件的框图；图6是撬棒保护器件的示例电压响应的框图；以及图7-9都是根据本公开的至少一些实施例布置的撬棒保护器件的示例掺杂分布的框图。具体实施方式现在将在下文中参考附图更充分地描述本专利技术，在附图中示出本专利技术的优选实施例。然而，本专利技术可以以很多不同形式实施，而不应当被解释为限制于本文说明的实施例。相反地，这些实施例被提供使得本公开将是全面的和完整的，并将向本领域技术人员充分传达本发明的范围。在附图中，相同的标号始终代表相同的元件。图1示出根据本公开的各种实施例布置的示例电路100的框图。如描绘的，电路100包括经由电容式电压互感器电路130连接的外部传输线110和数据线120。在下文描述电路100时，可以对传输线侧102和数据线侧104进行参考。如描绘的，电容式电压互感器电路130包括互感器132、134和电容器136、138。通常，电容式电压互感器电路130操作为对从外部传输线110到数据线120的电压信号进行滤波和/或变换。例如，数据线120可以是VDSL，并且外部传输线可以将VDSL线连接到外部位置(例如中央传输局、互联网服务提供者等)。在操作期间，外部传输线110可能暴露于大范围的电干扰，例如闪电冲击、能量交叉(power cross)、功率感应等，所有电干扰都可能导致传输线侧102的电压瞬变。为了保护电路100免受电压瞬变影响，电路保护组件通常被连接到传输线侧102。例如，图1描绘连接到外部传输线110的气体放电管140。通常，气体放电管140操作为通过包含在气体放电管140内的等离子气体来消除电压瞬变。气体放电管140具有最大电压，有时被称为“击穿放电电压(sparkover voltage)”。当超过击穿放电电压时，气体放电管140内的气体变为离子化的，其使得气体放电管140传导电流，从而使瞬变转移到地。针对保证外部传输线110和相关的电路能够承受电压瞬变，存在各种标准。例如，Telecordia GR-1089标准列出可以对外部传输线进行测试的各种电压浪涌(voltage surge)条件。如将清楚的，在气体放电管140使任何电压瞬变转移到地时，传输线侧102内的稳态电压和/或电流的改变将(经由电容式电压互感器电路130)被传送到数据线侧104。另外，传送到数据线侧104的瞬变将有短得多的持续时间，却有高得多的电流。更具体地，随着互感器132和134的各芯由于电压瞬变而饱和，互感器132和134中的电流将升高。结果，传送到数据线侧104的电压瞬变将具有比传输线侧102上的原始电压瞬变更高的电流。因此，数据线侧104上的电压瞬变与传输线侧102上的电压瞬变相比将具有不同波形和高得多的电流。例如，传输线侧102上的典型电压瞬变可以具有数百微秒的脉冲宽度。传送到数据线侧104的电压瞬变可以具有少于1微秒的脉冲宽度，但具有数百安的电流。于是，数据线侧104也可以包括电路保护组件150。电路保护组件150(下文更详细描述)可以被配置为保护数据线侧104免受从传输线侧102传送的电压瞬变的影响。如上文陈述的，由于半导体器件本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种电路保护组件，包括：转向二极管桥；以及电连接到所述转向二极管桥的撬棒器件，所述撬棒器件具有形成在第一层上的基极和发射极，所述第一层限定击穿电压，当所述击穿电压被超过时，允许电流在所述发射极下面穿过，并通过形成在所述发射极中的空穴而穿出器件。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2012.07.05 US 61/668,3261.一种电路保护组件，包括：
转向二极管桥；以及
电连接到所述转向二极管桥的撬棒器件，所述撬棒器件具有形成
在第一层上的基极和发射极，所述第一层限定击穿电压，当所述击穿
电压被超过时，允许电流在所述发射极下面穿过，并通过形成在所述
发射极中的空穴而穿出器件。
2.根据权利要求1所述的电路保护组件，还包括第一端子和第二
端子，所述第一端子和第二端子被配置为将所述电路保护组件连接到
待保护的电路。
3.根据权利要求2所述的电路保护组件，其中所述转向二极管桥
包括第一二极管、第二二极管、第三二极管和第四二极管。
4.根据权利要求3所述的电路保护组件，其中所述第一端子电连
接到所述第一二极管的阳极和所述第二二极管的阴极，所述第一二极
管的阴极电连接到所述第三二极管的阴极，所述第二二极管的阳极电
连接到所述第四二极管的阳极，以及所述第二端子电连接到所述第三
二极管的阳极和所述第四二极管的阴极。
5.根据权利要求4所述的电路保护组件，其中撬棒器件的阳极电
连接到所述第二二极管和第四二极管的阳极，而撬棒器件的阴极电连
接到所述第一二极管和第三二极管的阴极。
6.根据权利要求1所述的电路保护组件，其中所述转向二极管桥
包括多个二极管，所述多个二极管由N型衬底上的高电阻率外延层形
成，其中所述高电阻率外延层具有大于或等于50Ω·cm的电阻率。
7.根据权利要求6所述的电路保护组件，其中相对于所述高电阻
率外延层的掺杂，N型衬底是重掺杂的。
8.根据权利要求7所述的电路保护组件，其中所述外延层的厚度<...

【专利技术属性】
技术研发人员：A·申，E·考，常廷芳，
申请(专利权)人：保险丝公司，
类型：发明
国别省市：美国;US