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Elektronische Schaltanordnung unter Verwendung von sperrschichtfreien
Halbleiterschaltelementen Die Erfindung betrifft eine elektronische Schaltanordnung,
die unter Verwendung von sperrschichtfreien Halbleiterschaltelementen aufgebaut
ist, welchebeim überschreiten eines Schwellenwertes einer angelegten Spannung vom
hochohmigen in den niederohmigen Zustand schalten.
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Die erwähnte Schaltfunktion wurde früher nur mit Halbleiterschaltelementen
erzeugt die mehrere Sperrschichten besaßen, z. B. durch Fünfschichtdioden. In neuerer
Zeit sind jedoch Halbleiterschaltelemente bekanntgeworden, die einen anderen Wirkungsmechanismus
besitzen, ohne Sperrschichten arbeiten und einen einheitlichen Körper aufweisen.
Diese sperrschichtfreienHalbleiterschaltelemente wurden in der gleichen Weise eingesetzt
wie die älteren Mehrschichtdioden.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen einfacheren Aufbau
der eingangs beschriebenen elektronischen Schaltanordnung anzugeben.
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Die Erfindung besteht darin, daß mindestens zwei solcher Halbleiterschaltelemente
in einem einzigen Halbleiterkörper vereinigt sind.
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Man kann daher eine ganze Reihe von Halbleiterschaltelementen auf
einem sehr kleinen Raum unterbringen und auch Schaltungsverbindungen vereinfachen.
Die Erfindung beruht auf der Erkenntnis, daß bei den sperrschichtfreien Halbleiterschaltelementen
die Umschaltung in den niederohmigen Zustand je-
weils nur streckenweise,
also in einem schmalen Durchbruchspfad erfolgt, während das gesamte übrige Material
hochohmig bleibt. Daher können in einem Körper die Durchbruchspfade mehrerer Halbleiterschalteleinente
vorgesehen sein, ohne sich gegenseitig zu stören. Dies ist bei Mehrschichtdioden
nicht möglich, weil sich die für die Umschaltfunktion erforderlichen Ereignisse
jeweils auf der gesamten Fläche der Sperrschichten abspielen.
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Eine Schaltungs- und Herstellungsvereinfachung wird insbesondere dadurch
erzielt, daß die vereinigten Halbleiterschaltelemente eine gemeinsame, an den Halbleiterkörper
angelegte Elektrode besitzen. Auf der gegenüberliegenden Seite müssen dann Einzelelektroden
angebracht werden; deren Lage bestimmt den jeweiligen Durchbruchspfad.
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Wenn zwei Halbleiterschaltelemente in Reihe liegen, kann die gemeinsame
Elektrode die Mittelelektrode bilden.
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Als Beispiel für erfindungsgemäß verwendbare Halbleiterkörper seien
solche erwähnt, die überwiegend aus Tellur mit Zusätzen aus Elementen der Gruppen
IV und V des Periodischen Systems bestehen. Es handelt sich um sperrschichtfreie,
elektrisch absolut symmetrische Halbleitermaterialien, die hochbelastbar und sehr
leicht herstellbar sind. Außerdem kann man ihren Schwellenwert durch Wahl des Mischungsverhältnisses
oder durch die Dicke des Körpers nach Belieben einstellen. Als Beispiel sei ein
Halbleitermaterial genannt, das aus 67,5 % Tellur, 25 % Arsen und
7,5 % Germanium erzeugt ist. Die Herstellung kann durch Aufdampfen auf eine
Metallplatte, durch Sintern, durch Erstarrenlassen einer Legierungsschmelze od.
dgl. erfolgen.
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Die Erfindung wird nachstehend an Hand eines in der Zeichnung dargestellten
Ausführungsbeispiels näher erläutert, in welchem die elektronische Schaltanordnung
in einem Schaltbild dargestellt ist.
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Ein Wechselstromgenerator 18 speist einen Verbraucherwiderstand
19. Zwei in Reihe geschaltete Halbleiterschaltelemente 20 und 21 sind zu
einem einzigen Halbleiterkörper vereinigt. Eine ideelle Trennlinie 23 ist
gestrichelt eingezeichnet. Eine Mittelelektrode 24 wird durch eine Metallplatte
gebildet, auf die der einzige Halbleiterkörper 22 aufgebracht ist. Parallel dazu
liegt eine Reihenschaltung von zwei veränderlichen Widerständen 25 und
26, die als Spannungsteiler wirken. Man kann beispielsweise den einen als
Einstellwiderstand benutzen und den anderen als Fühler für Licht, Wärme, Druck od.
dgl. Die beiden Widerstände können auch in entgegengesetzter Richtung beeinflußbar
sein, beispielsweise ein PTC-und ein NTC-Widerstand.
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Die Schaltung arbeitet wie folgt: Es sei angenommen, daß die Spannung
des Generators 18 nicht ausreicht, um die beiden Elemente 20 und 21 leitfähig
zu schalten, deren Widerstandswert etwa gleich
groß sei. Wenn nun
der veränderliche Widerstand 25
im Sinne einer Widerstandserniedrigung verstellt
wird, ändert sich das Potential an der gemeinsamen Elektrode 24 dergestalt, daß
am Widerstand 26 ein höherer Spannungsabfall auftritt. Dieser höhere Spannungsabfall
wirkt auch am Element 21. Sobald dieser Spannungsabfall den Schwellenwert des Halbleiterschaltelements
überschreitet, schaltet im Element 21 ein Durchbruchspfad auf den niederohmigen
Zustand um. Dann liegt die gesamte Generatorspannung am Element 20, so daß auch
dieses umgeschaltet wird.