DD143191B1 - Druckgesteuerter schwellwertschalter - Google Patents

Description

30, 03. І982 El 209-Fe/Kr

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Titel der Erfindung Druckgesteuerter Schwellwertschalter

Anwendungsgebiet der Erfindung

Die Erfindung betrifft einen druckgeaueuerten Schwellwertschalter aus amorphem, zwischen niedriger und hoher Leitfähigkeit schaltbarem Halbleitermaterial· Der Schwellwertschalter kann als mechanisch-elektrisches Wandlerelement für Tastschalter, Relais und Koppler Verwendung finden.

Charakteristik der bekannten technischen Lösung

Bei einem bekannten druckgesteuerten Schwellwertschalter aus einem amorphen Halbleiter (DD-PS 195948) umhüllen magnetische Grund- und Deckelel^ktroden das Halbleitermaterial und üben auf dasselbe bei Durchsetzung mit einem Magnetfeld Druckkräfte aus. An den Elektroden des Halbleitermaterials liegt eine Impulsspannung an, deren Spitzenwerte niedriger als die Schwellspannung des Halbleitermaterials sind. Dutch die erzeugten Druckkräfte wird die Schwellspannung unter die Spitzenwerte der Impulsspannung gesenkt, so daß das Halbleitermaterial vom Zustand niedriger in den Zustand hoher Leitfähigkeit umschaltet. Hierbei steht bezüglich der Breite der ansteuernden Impulse die Bedingung, daß diese größer als eine materialbedingte Verzögerungszeit des Halbleiters vom Erreichen des Schwellwertes bis zum Umschalten ist. Die Beträge der erreichbaren druckabhängigexi Schwellwert-

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änderungen sind im Verb#ltni3 der Amplitudenschwankungen der ansteuernden Impulse gering, so daß eine hohe Amplitudenstabilität Voraussetzung für die exakte Funktion des Schwellwertschalters bzw. für eine hohe Störsicherheit bildet, die mit erhöhten Aufwendungen verbunden sind.

Ziel der Erfindung

Ziel der Erfindung ist die Entwicklung eines druckgesteuerten Schwellwertschalters, der sich gegenüber der bekannten Lösung durch eine höhere Störsicherheit auszeichnet.

Darlegung des Wesens der Erfindung

Die Aufgabe der Erfindung besteht darin, die beabsichtigte Erhöhung der Störsicherheit durch Ausnutzung anderer druckabhängiger Parameter des gexiannten Halbieitermaterials zu erreichen, die ein Ausgangssignal ermöglichen, für das die ausreichende Stabilität der Kennwerte der ansteuernden Impulsfolge bereits gegeben bzw. einfacher zu erzielen ist·

Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe an einem Schwellwertschalter gelöst, welcher aus einem schwellspannungs- und verzögerungszeitbehafteten Schaltelement und einem Rechteckimpulse erzeugenden Generator besteht, in dessen Ausgangskreis das Schaltelement liegt. Die erfinderische Lösung besteht darin, daß der Generator ein Impulse mit über der Schwellspannung liegender Impulshöhe und zwischen der Verzögerungszeit ohne und der Verzögerungszeit mit Druckbeaufschlagung liegender Impulsbreite erzeugender Generator ist·

Ausführungsbeispiel

In dei Zeichnung zeigen:

Figur 1: Spannungs-Zeit-Funktionen an amorphen Halbleitern,

Figur 2: Spannungs-Zeit-Funtkionen an amorphen Halbleitern in Abhängigkeit von wirkenden Druckkräften und

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Figur 3: das Schaltbild des erf?ndungsgemäßen Sefewellwertschalters

Gemäß Fig. 3 besteht der erfindungsgemäße Schwellwertschalter aus eimern Generator G, einem Schaltelement S aus amorphem Halbleitermaterial, einem Vorschaltwiderstand Ry- und einem MeßwlderstaM R^, die eine Reihenschaltung bilden. Die über dem Meßwiderstand R^ abfallende Spannung ist über einen Ausgang A herausgeführt· Der Generator G erzeugt Rechteckimpulse mit einem Spannungsverlauf U^ gemäß Fig.1, der über den Vorschaltwiderstand Ry am Schaltelement S anliegt mit einen Spannungsvorlauf Ug. Erreicht dieser die Schwellspannung U₀, wird der Übergang des Schaltelementes S vom Zustand niedriger Leitfähigkeit in den hoher Leitfähigkeit eingeleitet» Auf Grund der physikalischen Vorgänge im Halbleiter erfolgt die genannte Umschaltung nach einer Verzögerungszeit t₂· Als wirksame Impulsbreite tr wird die Zeit von Erreichen der Schwellspannung Ug bis zur Unterschreitung dieser Schwellspannung durch den Spannungsverlauf Uq bezeichnet. Eine Voraussetzung für die genannte Umschaltung bildet das Größenverhältnis von wirksamer Impulsbreite t^ und Verzögerungszeit tgi für das gilt: te > t₂· Mit dem Übergang des Schaltelementes S in den Zustand hoher Leitfähigkeit (Zeit t^) bildet sich am Ausgang A die Anstiegsflanke des Ausgangsimpulses, dessen Rückflanke mit der Riickflanke des Spannungsverlaufes U_Q entsteht (Spannungsverlauf Uj. in Figur 1), Für das Größenverhältnis t₂ > te entsteht am Ausgang A kain Impuls (Spannungsverlauf U_M in Figur 2), da das Schaltelement S nicht in den Zustand hoher Leitfähigkeit kommt, denn nach Ablauf der Verzögerungszeit tp hat der Spannungsverlauf XSq bereits die Schwell spannung U_g U_n^₆₁... schlitten.

Es wurde gefunden, daß die Verzögerungszeit tg von einer auf das Halbleitermaterial des Schaltelementes S ausgeübten Druckkraft abhängig ist. Eine Erhöhung dieser Druckkraft bewirkt eine Verkleinerung der Verzögerungszeit tp

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auf den Wert ton·

Liegt die wirksame Impulsbreite te (Spannungsverlauf U_Q in Fig. 2) in ihrem Betrag zwischen der Verzögerungszeit to ohne Druckbeaufschlagung und der Verzögerungszeit tgp mit Druckbeaufschlagung (t_2D< tc< tg)» kann das Schaltelement S durch eine auf sein Halbleitermaterial ausgeübte Druckkraft geschaltet werden· Der Übergang des Schaltelementes in den Zustand hoher Leitfähigkeit (Spannungsverlauf U_ED) erfolgt dann, bevor die Rückflanke des vom Generator G anliegenden Spannungsverlaufes Ug die Schwellspannung Ug unterschreitet· Am Ausgang A ist der Spannungsverlauf Uw£ des entstehenden Ausgangsimpulses abnehmbar· Die Schwellspannung Ug ist ebenfalls druckabhängig, so daß sich gleichfalls eine Erniedrigung derselben ergibt, die unterstützend auf den Umschaltvorganc wirkt. Die Schwellspannung Ug ist nicht die für die Umschaltung zu steuernde Größe, wie dies bei dem bekannten Schwellwertschalter der Fall ist· Da mit bekannten Mitteln die Einstellung der wirksamen Impulsbreite te wesentlich präziser möglich und unempfindlicher ßegenüber Störgrößen ist als die Einstellung von Impulsamplituden gemäß der bekannten Lösung, ist das Ziel einer höheren Störsicherheit erreicht· Die genannte Druckbeaufschlagung kann wie bei der bekannten Lösung durch eine Ummantelung des amorphen Halbleitermaterials des Schaltelementes S mit Grund- und Deckelelektroden erfolgen, die aus Material mit magnetostriktiven Eigenschaften bestehen· Diese Elektroden üben bei Annäherung eines Magnetfeldes M auf das Halbleitermaterial die für den Schaltprozeß erforderliche Druckkraft aus. Andere Möglichkeiten der Erzeugung dei Druckkraft können gewählt werden.

Claims (1)

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   Erf indung sanspruc h

   Druckgesteuerter Schwellwertschalter mit einem Schaltelement aus amorphem, zwischen niedriger und hoher Leitfähigkeit schaltbarem Halbleitermaterial mit einer Verzögerungszeit beim übergang von niedriger zu hoher Leitfähigkeit in Verbindung mit Mitteln zur Aufbringung einer Druckkraft auf dafi Halbleitermaterial, wobei das Schaltelement an den Ausgangskreis eines Recnteckimpulse erzeugenden Geuerators angeschlossen ist, dadurch gekennzeichnet, daß dei Generator ein Impulse mit über der Schwellspannung (Ug) liegender Impulshöhe und zwischen aer Verzögerungszeit (to) ohne und dar Verzögerungazeit Ct₂₁)) mit Druckbeaufschlagung liegender Impulsbreite erzeugender Generator (G) ist»

   Hierzu 2 Seiten Zeichnungen