[发明专利]用于电压瞬变电路保护的撬棒器件

说明书

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。

技术领域

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。

背景技术

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。

发明内容

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发明，在附图中示出本发明的优选实施例。然而，本发明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。