DE1017207B - Temperaturunabhaengige Halbleiter-Kipp- bzw. Blinkschaltung - Google Patents

Temperaturunabhaengige Halbleiter-Kipp- bzw. Blinkschaltung

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DE1017207B
DE1017207B DEG17384A DEG0017384A DE1017207B DE 1017207 B DE1017207 B DE 1017207B DE G17384 A DEG17384 A DE G17384A DE G0017384 A DEG0017384 A DE G0017384A DE 1017207 B DE1017207 B DE 1017207B
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Richard Wayland Aldrich
Jerome Joseph Suran
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General Electric Co
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Description

DEUTSCHES
Die Durchführung von RettungsoperatiO'netn, die Auffindung von Material, das durch· den. Abwurf von Fallschirmen geliefert wird:, und das Herbeirufen von Hilfe in anderen Notfällen, wird durch die Veirwenr dung von Signalisierungsvorrichtungen erheblich erleichtert, welche die Auf merksamkeit von Suchpersonal auf sich ziehen. Es ist bekannt, für derartige S ignalisierungsvorrichtungen elektrische Kippschaltungen, zu benutzen. Es ist wichtig, daß eine solche Signalisiervo>rrichtung. leicht und kompakt ist und. über längere Zeiträume einen wartungsfreien Betrieb gestattet. Ein weiteres Erfordernis ist, daß eine solche Vorrichtung in einem weiten. Bereich, von äußeren Bedingungen, z. B. bei extremen Temperaturen!, einwandfrei arbeiten soll, die von den. üblichen atmosphärischen: Tempera,-türen bis weit unter den, Nullpunkt herabreichen. Es gibt ferner viele Anwendungsgebiete des täglichen Gebrauchs auf dem Gebiet der Steuer- und Signaltechnik für Vorrichtungen dieser Art, wie z. B. Warnlichter oder Fackeln, beleuchtete Signale und vieles andere.
Die Erfindung betrifft eine teniperaturunabhängige Kipp- bzw. Blinkschaltung, die eine Halbleitervorrichtung mit zwei Basiselektroden und einer Übergangselektrode enthält, und. bei der ein Kondensator zwischen, der Übergangselektroda und der einen Basiselektrode liegt und bei der ein Widerstand zwischen der anderen Basiselektrode und der Übergangs elektrode vorgesehen ist.
Diese und andere Merkmale und Vorteile des Erfindungsgegenstandes gehen aus der Beschreibung von Ausführungsbeispielen des Erfindungsgegenstandes hervor, in der auf die Zeichnungen. Bezug genommen wird. In den Zeichnungen zeigt
Fig. 1 ein schematisches Diagramm einer Kipp-Schaltung für eine Lichtquelle gemäß der Erfindung,
Fig. 2 ein. schematisches Diagramm einer abgeänderten Schaltung zur Steuerung einer Lichtquelle mit Hilfe eines Halbleiters mit nur einem Übergang, und
Fig. 3 zeigt eine Halbleiterkippschaltung, die benutzt werden kann, um irgend ein beliebiges Signalisiergerät zu steuern.
In Fig. 1 ist eine halbleitend© Vorrichtung 10 mit nur einer Übergangszone oder einer Inversionsschicht, ζ. B. eine Doppelbasisdiode, dargestellt, die in dem Buch »Principles of Transistor Circuits«, Verlag John Wiley & Sons, Inc., New York, von Richard F. Shea beschrieben ist. Die Vorrichtung 10 kann einen Körper 12 aus η-Germanium enthalten, an dem Basiskontakte oder -elektroden 14 und 16 an beiden Enden befestigt sind. Die Kontakte 14 und 16 haben vorzugsweise keine merklichen gleichrichtenden Eigenschaften und. können, durch Aufsprühen oder eine: andersartige Befestigung von Zinn auf im Abstand voneinander Temperaturunabhängige
Halbleiter-Kipp- bzw. Blinkschaltung
Anmelder:
General Electric Company,
Schenectady, N. Y. (V. St. A.)
Vertreter: Dr.-Ing, W. Reichel, Patentanwalt,
Frankfurt/M.-Eschersheim, Lichtenbergstr. 7
Beanspruchte Priorität:
V. St. v. Amerika vom 16. Juni 1954
Richard Wayland Aldrich, Liverpool, N. Y.r
Jerome Joseph Suran
und Johannes Samuel Schaffner,
Syracuse, N. Y. (V. St. Α.),
sind als Erfinder genannt worden
befindliche Punkte des Stabes 12 aufgebracht sein,. Eine kleine Menge eines Akzeptorstoff es 18, z. B. Indium., ist mit dem Stab-12 an der Stelle 18 verbunden und hineindiffundiert, so< daß diese Stelle im folgenden als Übergangselektrode bezeichnet wird, da sie einseitig leitende Eigenschaften aufweist.
Eine Spannungsquelle 26 ist mit ihrem positiven. Pol an die Elektrode 16 über einen Schalter 28 angeschlossen, während der negative Pol mit der Klemme 14 an eine Glühlampe 20 angeschlossen ist. Die Span.-nungsquelle 26 kann eine Spannung von etwa 6 Volt haben, und die Lichtquelle 20 kann so ausgebildet sein, daß sie die Soll-Lichtstärke mit einer Klemmenspannung von 2 Volt und einem Strom von. 60 Milliampere erzeugt. Ein Widerstand 22 von, etwa 350 Ohm ist zwischen der Übargangselektrode 18 und der Leitung, die von der Spannungsquelle 26 kommt und die Elektrode 16 speist, eingeschaltet, während ein Kondensator 24 von. etwa 500 Mikrofarad zwischen der Übergangselektrode 18 und dem Teil des Kreises für die Lampe 20 angeordnet ist, der mit dem negativen. Pol der Spannungsquelle 26 in Verbindung steht. Der Abstand zwischen, der Elektrode 14 und der Übergangselektrode 18 hat vorzugsweise eine Größenordnung, die dem Diffusionsabstand der in der
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nungsquelle 26 ist über einen. Schalter 28 mit der Leitung 29 verbunden. Die Leitung 29 ist über einen Widerstand 30 an die Verbindungsstelle der Elektrode 14 und der Lampe 20 angeschlossen und kann direkt 5 mit der Elektrode 16 verbunden sein. Ein weiterer Zweig der Leitung 29 ist mit dem Widerstand 22 verbunden, dessen andere Klemme an die Übergangselektrode 18 angeschlossen ist, während der Kondensator 24 zwischen der Übergangselektrode 18 und dem
der Nähe des Potentials des negativen Poles der Spannungsquelle 26 infolge der zur Aufladung des Kondensators 24 notwendigen Zeit verbleibt. Der Kondensator 24 wird nun durch den Rückstrom, der
Minderheit befindlichen Stromträger in dem n-Germanium entspricht, während der Abstand zwischen, der Übergangselektrode 18 und der anderen Basiselektrode 16 nicht kritisch ist.
Wenn, der Schalter 28 geschlossen wird, dann leuchtet die Lampe 20 mit' einer Häufigkeit auf, die von dem Werten des Widerstandes 22, des Kondensators 24 und den Abmessungen und Eigenschaften des Germaniums in dem Stab 12 abhängig ist. Die
Arbeitsweise der Schaltung verläuft im allgemeinen io negativen Pol der Spannungsquelle 26 liegt, in der Art, wie sie in dem oben angegebenen. Buch Die Arbeitsweise der Schaltung nach Fig. 2 ist im
beschrieben ist. DieAnwendung eines Potentialabfalls wesentlichen die gleiche wie die der Schaltung nach an dem Stab 12 bewirkt, da,ß der Teil des Körpers in Fig. 1 mit Ausnahme der Tatsache, daß der gesteuerte der Nähe der Übergangselektrode 18 positiv gegen- Strom, der durch die Lampe 20 fließt, nun durch einen über der Inversionsschicht wird, deren Potential in 15 ständigen Strom über den Widerstand 30 ergänzt
wird. Der Wert des Widerstandes 30 ist vorzugsweise so gewählt, daß der stetige Strom durch die Lampe 20 diese auf eine Temperatur bringt, die gerade unterhalb des Schwellenwertes der Leuchtwirkung· liegt. Solange durch die Übergangszone 18 fließt, und den Strom 20 der Schalter 28 geschlossen ist, bewirkt diese Schaldurch den. Widerstand 22 geladen,, bis sein Potential tung ein Aufblitzen der Lampe 20 mit etwa, 75 Blitzen, so· zugenommen hat, daß ein Teil der Übergangszone pro Minute.
.auf dem Körper 12 diesem gegenüber positiv wird. Es Die Schaltung der Fig. 3 hat den Vorteil einer
findet nun eine Zuführung von Minderheitsstrom- stabilen Steuerwirkung bei starken Temperaturträgern statt, die eine Änderung des Potentialgra,- 25 Schwankungen;, wenn eine spannungsgesteuerte Signa-■dienten in dem Körper herbeiführt, so. daß der in der lisiervorrichtung verwendet werden, soll. Die Schaltung Nähe der Inversionsschicht 18 befindliche Teil d:es- ist abgesehen von der fortgelassenen Lampe 20 im selben weniger positiv wird, wodurch die Zuführung wesentlichen die gleiche· wie die der Fig. 1. Die der in der Minderhait befindlichen; Stromträger weiter Schaltung enthält eine halbleitende Vorrichtung 10 erhöht wird. Diese in der Übergangs zone 18 herrschen- 30 mit einem halbleitenden. Körper 12, der ohmsche den. Zustände sind dem Stromfluß günstig, und der Elektronen 14, 16 und eine dazwischenliegende Über-Kondensator 24 entlädt sich rasch durch, den unteren gangsekktrode 18 aufweist. Der positive Pol der Abschnitt des Körpers 12 und die Lampe 20, so daß Spannungsquelle 26 kann mit der Elektrode 16 über die letztere aufleuchtet. Wenn; der Kondensator 24 einen. Schalter 28 verbunden sein, während der negative ■entladen; ist, sind die am Beginn des Arbeitskreislaufes 35 Pol der Spannungsquelle 26 direkt an der Elektrode beschriebenen Zustände wieder hergestellt. Der Kreis- 14 liegt. Der Widerstand 22 ist zwischen der Elektrode lauf wird, ständig wiederholt, solange der Schalter 28 16 und der Übergangselektrode 18 angeordnet, geschlossen, bleibt. Bei dem besonderen· Ausführung^- während der Kondensator 24 die Übergangselektrode beispiel des beschriebenen- Gerätes betrug der Mittel- 18 mit der anderen Basiselektrode 14 verbindet. Eine Avert des Stromes, der der Spannungsquelle 26 ent- 40 Leitung 23, die zu der Übergangselektrode 18 führt, nommen wurde, 20 Milliampere, während der Spitzen- kann, an irgendeine spannungsgesteuierte Vorrichtung strom durch die Lampe 70 bis 80: Milliampere betrug.
Aus der Beschreibung geht hervor, daß die Übergangszone 18 während des Hauptteiles des Arbeits-Kreislaufes in der umgekehrten, Richtung vorgespannt 45
ist. Die Rückstromcharakteristik einer solchen Inversionsschicht ist ziemlich stark von, der Temperatur
abhängig, und wenn der" Widerstand 22 weggelassen
wird, dann ist die Häufigkeit der Lichtblitze stark
von der Temperatur abhängig. Durch die Einführung 50 Hinzufügung zusätzlicher Elemente ergänzt werden, des Widerstandes 22 wird der Ladestrom des Konden- um verschiedene Anforderungen bei verschiedenen sators 24 erhöht, so daß der Anteil des Rückstromes Vamenidungszwecken oder im Anschluß an verschiödurch die Übergangszone 18 stark vermindert wird dene andere Anordnungen zu erfüllen. Während und die Blitzhäufigkeit der Lampe 20 viel weniger von Germanium als Material besonders erwähnt worden der Temperatur abhängt, _als dies sonst der Fall sein 55 ist, ist es klar, daß auch andere halbleitende würde. „" Materialien, z. B. Silicium, verwendet werden können.
Bei der weiteren Ausführungsform nach Fig. 2 ist Obwohl in dem Beispiel eine Inversionsschicht mit die Leistung, die von, dein Halbleiter gesteuert werden. einer p-Elektrode auf einem n-Trägerkörper dargestellt muß, wesentlich kleiner.' In dieser Schaltung enthält worden ist, kann auch die umgekehrte Anordnung bedie halbleiten.de Vorrichtung 10 wiederum einen halb- 60 friedigend arbeiten, wenn die Spannungsquelle mit
angeschlossen· sein, um die gewünschte Signalisierung unter der Einwirkung dieser Halbleiterschaltung zu bewirken.
Die Werte der Komponenten, die Potentiale und. die besonderen. Arten der Halbleitervorrichtung mit nur einer Inversionsschicht sollen nur als Ausführungsbeispiel dienen, und können, daher, ohne den Bereich der Erfindung zu verlassen, abgeändert oder durch
leitenden Körper 12, an dem auf beiden. Seiten leitende oder »ohmsche«* Elektroden. 14, 16 befestigt sind, während eine Übergangselektrode 18 dazwischen angeordnet und durch Verwendung einer geeigneten Akzeptorverunreinigung, z. B.. Indium oder Gallium, 65 formiert ist. Die Lampe'äD ist mit einer Klemme an die Elektrode 14 angeschlossen;, und ihre andere Seite ist mit dem negativen Pol einer Spannungsquelle 26 verbunden, die, wie im tobigen. Fall, eine Spannung ve :i 6 Volt haben kann? Der positive Pol der Span- 70
Bezug auf die übrigen Schaltelemente in entsprechender Weise abgeändert wird.

Claims (6)

PaTENTANSPKÜGHE:
1. Temperaturunabhängige Kipp- bzw. Blink- - schaltung, die eine Halbleitervorrichtung mit zwei Basiselektroden, und einer Übergangselektrode enthält und bei der ein Kondensator zwischen der Übergangselektrode und der einen Basiselektrode
liegt, dadurch gekennzeichnet, daß ein Widerstand. (22) zwischen der anderem Basiselektrode (16) und der Übergangselektrode (18) vorgesehen ist.
2. Schaltung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Widerstand (22) als Ohmscher Widerstand ausgebildet ist.
3. Schaltung nach Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß parallel zu den beiden. Basis^- elektrodeni eine Stromquelle liegt und daß in diesem die Schaltung speisendem Kreis eine stromabhängige Signalisierungsvorrichtung in Reihe mit der einem Basiselektrode vorgesehen ist.
4. Schaltung nach Ansprüchen 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Signalisierungsvoorrichtung als elektrische Glühfaidenlampe (20) ausgebildet
und an die eine Basiselektrode (14) angeschlossen ist, während der Widerstand (22) zwischen, der Übergangselektrode (18) und der anderen Basiselektrode (16) liegt.
5. Schaltung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß ein Widerstand (30) zwischen einer Klamme der Lichtquelle (20) und dem Pol der Spanatiungsquelle (26) liegt, die mit der anderen Basiselektrode (16) verbunden ist.
6. Schaltung nach Ansprüchen, 4 und 5, dadurch gekennzeichnet, daß dar Widerstand (30) so bemessen ist, daß er einen Strom durch den Glühfaden schickt, der niedriger ist als der Strom, der erforderlich ist, um den Glühfaden zum Leuchten zu bringen.
Hierzu 1 Blatt Zeichnungen
© 709 700/145 10.57
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