DE1589963A1

DE1589963A1 - Gleichrichteranordnung

Info

Publication number: DE1589963A1
Application number: DE19671589963
Authority: DE
Inventors: Howard Jun Webster Eugene; Fang Frank Fu
Original assignee: International Business Machines Corp
Current assignee: International Business Machines Corp
Priority date: 1966-09-15
Filing date: 1967-08-22
Publication date: 1970-05-06
Also published as: US3458798A; JPS541887B1; FR1538050A; GB1127579A

Description

Die Erfindung betrifft eine Gleichrichteranordnung, die sich vor allem auch in integrierter Schaltungstechnik verwirklichen lässt und nur minimale Leistungsverluste mit sich bringt.

Die mit der Einführung der integrierten Schaltungstechnik verfolgten Ziele bestehen u.a. darin, die Grosse, das Gewicht und die Kosten der einzelnen aktiven Schaltelemente zu verringern und gleichzeitig ihre Zuverlässigkeit, Geschwindigkeit und ihre Belastbarkeit im Hinblick auf das Gesamtsystem zu verbessern. Diese Ziele werden dadurch zu erreichen versucht, daß in einem Halbleiterkristall gleichzeitig eine Vielzahl kleinster Schaltelemente nebst ihrer funktionsbedingten Zwischenverbindungen hergeHtellt werden.

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Durch diese mit Mikrominiaturisierung bezeichenbare Technik werden die aufwendbaren Leistungen und die zulässigen Signalpegel wesentlich vermindert. Demzufolge besteht die Forderung, die Leistungsaufnahmefähigkeit der aktiven Schaltungsanordnungen möglichst hoch und die auftretende Verlustleistung möglichst gering zu halten.

Die bekannten Gleichrichteranordnungen sind im wesentlichen nur in einer Richtung, der Durchlassrichtung, leitend während, sie in der entgegengesetzten Richtung, der Sperrichtung, einen sehr hohen Widerstand aufweisen. Unter einem idealen Gleichrichter element versteht man eines, das in Durchlassrichtung den Widerstand 0 und in Sperrichtung den Widerstand Unendlich aufweist. Als Gleichrichterelemente werden in den meisten Fällen Halbleiterdioden verwendet. Halbleiterdioden wären zwar mit integrierter Schaltungstechnologie vereinbar, aber ihr Wirkungsgrad ist nicht sehr gross, da die die Diodenwirkung hervorrufenden pn-Ubergänge aus s er ordentlich verlustbehaftet sind und damit ausserordentliche Leistungsverluste hervorrufen. Diese Leistungsverluste machen sich insbesondere bei mit niedierjsr Spannung aber hohem Strom arbeitenden Einrichtungen störend bemerkbar^und um derartige Einrichtungen handelt es sich bei den meisten Festkörperschaltungen. Der Gleichrichter effekt in .Halbleiterdioden ergibt sich aus dem Vorhandensein einer Potentialschwelle, d.h., eines pn-Überganges, der den Ladungsträgertransport in der Weise beeinflusst, daß die Gesamtzahl der transportierten Ladung s-

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träger von der Stromrichtung abhängig ist. Grundsätzlich findet bei der Gleichrichtung eine Injektion von Minoritätsladungsträgern über den pn-übergang statt, was in Verbindung mit Raumladung seffekten die Arbeitsgeschwindigkeit der Dioden begrenzt. Ausserdem wird intern Leistung verbraucht. Der vorhandene Serienwiderstand verbraucht einen Teil der Leistung und bewirkt eine unerwünschte Erwärmung des Systems. Mit anderen Worten, es muss an den pn-Übergang eine bestimmte Vorwärts spannung angelegt werden, um einen Strom in Durchlassrichtung zu bewirken. In vielen Fällen beträgt die aufzuwendende Vorwärtsspannung einen wesentlichen Teil der zur Verfügung stehenden Signal spannung.

Es ist das Ziel der Erfindung, eine Gleichrichteranordnung anzugeben, die im wesentlichen keine Vorwärts spannung aber in Sper richtung einen möglichst unendlich grossen Widerstand aufweist.

Gemäss der Erfindung wird vorgeschlagen, daß als Gleichrichter element ein Feldeffekt-Transistor dient, an dessen Quelle (oder Senke) die Last angeschlossen ist, an dessen Senke (oder Quelle) die gleichzurichtende Wechselspannung liegt und an dessen Steuerelektrode eine Wechselspannung gleicher Phase mit einer Amplitude zugeführt wird, daß während der einen Halbperiode die Strombahn zwischen Quelle und Senke durchgeschaltet und während der anderen Halbperiode gesperrt ist.

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Ausserdem wird vorgeschlagen, daß die Amplitude der der Steuerelektrode zugeführten Wechselspannung einstellbar und damit die Ausgangsleistung der Anordnung steuerbar ist.

Weiterhin wird vorgeschlagen, daß die der Senke (oder Quelle) zugeführte, gleichzurichtende und die der Steuerelektrode zugeführte, gleichphasige Wechselspannung von der Sekundärwicklung eines Transformators abgeleitet sind.

Zusätzlich wird vorgeschlagen, zwei Feldeffekttransistoren entsprechend der an sich bekannten Mittelpunkts schaltung mit der Sekundärwicklung eines Transformators zu verbinden. Schliesslich wird vorgeschlagen, vier Feldeffekt-Transistoren in einer an sich bekannten Brückenschaltung zu vereinigen und jeweils die Steuer elektroden der Feldeffekt-Transistoren sich gegenüberliegender Brückenzweige paarweise zu verbinden, wobei beide Paare an gegenphasigen Wechselspannungen geeigneter Amplitude liegen.

Der Vorteil der erfindungsgemässen Gleichrichter anordnungen besteht insbesondere darin, daß in Sperrichtung mindestens ein pn-Ubergang wirkt, während in Durchlassrichtung die Auswirkungen dieses oder dieser pn-Ubergänge völlig ausgeschaltet werden. Aus diesem Grunde ist die Vorwärts spannung praktisch Null und es wird die größtmögliche Leistung übertragen. Wie anschliessend noch beschrieben, wird bei einem Ober-

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flachen-Feldeffekt- Transistor die Leitfähigkeit eines Oberflächenkanals zwischen einer Quelle und einer Senke über ein senkrecht zu diesem Oberflächenkanal wirkendes elektrisches Feld E moduliert.

Das elektrische Feld wird über eine Steuerelektrode zugeführt. Im sperrenden Zustand bilden Quelle und Senke pn-Übergänge mit dem Teil des Halbleiterkörpers, der den Oberflächenkanal bildet. Im leitenden Zustand invertiert die an die Steuerelektrode angelegte Spannung V den Leitungskanal, so daß sich zwischen Quelle und Senke eine ohms ehe Leitungsbahn ausbildet. Durch die Spannung V werden demnach die Wirkungen der beiden genannten pn-Übergänge in der Leitungsbahn eliminiert, so daß die Vorwärts spannung des Feldeffekt-Transistors im leitenden Zustand völlig durch die Kanalleitfähigkeit G - bestimmt ist

Sd

Im gesperrten Zustand ist die Elektronendichte im Leitungskanal so vermindert, daß die beiden pn-Übergänge in Sperrichtung betrieben werden und somit einen hohen Sperrwiderstand ergeben.

Es ist von Vorteil, die Spannung V weit höher zu wählen als die zwischen Quelle- und Senke liegenden Spannung V ... Auf diese Weise wird der

SQ.

Leitungskanal während einer leitenden Periode möglichst schnell und stark invertiert. Andererseits wird während der sperrenden Periode der Leitungskanal so stark verarmt, daß der Sperr strom ein Minimum wird. Da der Eingangswiderstand der Steuerlektrode sehr hoch ist, wird an dieser Stelle keine Leistung verbraucht.

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Die Kanalleitfähigkeit G eines Feldeffekt-Transistors im leitenden Zustand ergibt sich aus G= / oder G = °/ .

SCt _ SCL

L L

Hierbei ist W die Breite des Leitungskanals, L die Länge des Leitungskanals, q die Ladung, η die Ladungsträgerdichte, /U die Ladungst ragerbeweglichkeit und C die Kapazität der Steuerelektrode. Durch geeignete Wahl der Geometrie des Feldeffekt-Transistors, beispielsweise JaL. y 1000 und durch Anlegen einer genügend grossen Steuerelektrodenspannung V kann eine aus serordentlich grosse Kanalleitfähigkeit G des Feldeffekt-

sd

Transistors im leitenden Zustand erzielt werden.

Weitere Einzelheiten und Vorteile ergeben sich aus der nachstehenden Beschreibung der in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiele. Es zeigen :

Fig. 1 eine Einphasen-^albwellen-Gleichrichter an

ordnung mit einem einzelnen Feldeffekt-Transistor,

Fig. 2 die Strom-Spannungs-Kennlinie des Feld

effekt-Transistors in der Schaltung nach

1
Anordnung/im Vergleich mit der Kennlinie

einer Halbleiterdiode, Fig. 3 eine Einphasen-, Vollwellen-Gleichrichter -

anordnung mit zwei Feldeffekt-Transistoren, Fig. 4 eine Einphasen-, Brückengleichrichteranord-

nung und

Fig. 5 eine Anzahl von Kurven, aus denen sich die

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Wirkungsweise der Anordnungen nach den

Figuren 1, 3 und 4 ergibt.

Wie in Fig. 1 dargestellt, enthält eine Halbwellen-Gleichrichteranordnung gemäss der Erfindung einen Oberflächen-Feldeffekt-Transistor I₃ der in einem Halbleiterplättchen 3 aus einem verhältnismässig hochohmigen, p-leitenden Halbleitermaterial, beispielsweise aus Silicium oder Germanium, hergestellt ist. Im Halbleiterplättchen sind zwei als Quelle 5 und Senke dienende, η-leitende Gebiete eindiffundiert, die gleichrichtende Übergänge 9 und II mit dem Halbleiterplättchen 3 bilden. Zwischen Quelle und Senke ist eine metallische Steuerelektrode 13.über der Oberfläche des p-leitenden Halbleiterplättchens angeordnet. Von der Oberfläche des Halbleiter plättchens ist die Steuer elektrode durch eine dünne Isolationsschicht 15 , beispielsweise aus Silicium-Dioxyd oder Aluminiumoxyd, getrennt. Im Halbleiterplättchen bildet sich zwischen Quelle und Senke ein leitender Oberflächenkanal 17. Eine Leitung findet statt, wenn entlang des Oberflächenkanals ein den Oberflächenkanal umladendes elektrisches Feld E

einwirkt. Zu diesem Zweck wird die Steuerlektrode 13 an eine gegenüber der Quelle und Senke positive Spannung gelegt. Im betrachteten Ausführungsbeispiel ist ein npn-Feldeffekt-Transistor verwendet; in entsprechender Weise könnte auch ein pnp-Feldeffekt-Transistor verwendet werden.

Es ist eine Eigenschaft der Grenzschicht zwischen Halbleiterplättchen 3 und Isolationsschicht 15, dassim Oberflächenkanal 17 normalerweise eine Elektronendichte vorherrscht, die grosser ist als im Innern des Halbleiters. Docket IO 906 009819/0891

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Bei der pnp-Type handelt es sich um eine Anreicherungsschicht, d.h. , um eine Raumladungszone mit negativer Ladung, wobei die Elektronendichte im Oberflächenkanal 17 normalerweise verringert ist. Um einen Strom I , von der Quelle zur Senke fliessen zu lassen,

sd

muss an die Steuerelektrode eine negative Spannung gelegt werden. Beider npn-Type stellt der Oberflächenkanal eine Verarmungsschicht dar, d.h. die Elektronendichte ist kleiner als im Innern des Halbleiters.

Der Oberflächenkanal ist also ein ohmscher Leitungspfad. Ein Strom I

von der Quelle zur Senke fliesst, wenn an die Steuerelektrode eine Spannung

in von 0 Volt angelegt wird. Vorzugsweise handelt es sich bei den^den erfingungsgemässen Gleichrichteranordnungen verwendeten Oberflächen-Feldeffekt-Transistoren um solche für stromerhöhende Steuerung und zwar unabhängig davon, ob vom npn- oder pnp-Typ.

Handelt es sich um ein Halbleiterplättchen 3 aus Silicium, so kann die Isolationsschicht 15 durch thermisches Aufwachsen von Silicium-Dioxyd in einer Dicke von etwa 1000 bis 5-000 A gebildet werden, indem das Halbleiterplättchen bei einer Temperatur zwischen 900 bis 1250 C einer Sauerstoffatmosphäre ausgesetzt wird. Während des Herstellungsprozesses kann die Isolationsschicht 13 als Maske bei der Diffusion der Quelle und Senke verwendet werden. Beispielsweise werden in einem photo lithographischen Verfahren in der Isolationsschicht 15 Fenster 19 und 21 freigelegt.

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Bei Temperaturen im Bereich von 1100 bis 1250 C werden aus einer gasförmigen Quelle die die Quelle und Senke darstellenden, n-leitenden Gebiete eindiffundiert. Anschliessend werden die Steuerelektrode 13 und die Anschlüsse an die Quelle und Senke in einem konventionellen Metallisierungsprozess hergestellt.

Die Senke 7 und die Steuerelektrode 13 werden mit zugeordneten Anschlüssen 23 und 25 einer mit einer Anzapfung versehenen Sekundärwicklung 27 eines Transformators 29 verbunden. Die Windungszahl des Teils der Sekundärwicklung 27, an dem die Steuerelektrode 13 liegt, ist so gewählt, daß bei Erregung der Primärwicklung 31 über eine Wechselstromquelle 23 eine genügend hohe Spannung an der Steuerelektrode 13 induziert wird. Die Amplitude der der Steuerelektrode 13 zugeführten Spannung V kann über eine Widerstandsanordnung R1-R2 eingestellt werden. Die Windungszahl des Teils der Sekundärwicklung 23, an dem die Senke 7 liegt, ist wesentlich geringer, um bei Erregung der Primärwicklung 31 eine niedrige Spannung aber einen hohen Strom zu induzieren. Der Lastkreis der Gleichrichter anordnung verläuft von Masse über den der Senke 7 zugeordneten Teil der Sekundärwicklung und den Oberflächenkanal 17 zur Quelle 5 und dann über ein RC-Glied zurück zu Masse.

Bei Erregung der Primärwicklung 31 werden der Senke 7 und der Steuerelektrode 13 gleichphasige Wechselstromsignale zugeführt. Während der

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positiven Halbwellen der Steuerelektrodenspannung V werden den Oberflächenkanal 17 invertierende Ladungsträger induziert, so daß die Übergänge 9 und 11 unwirksam werden. Da die Spannung V wesentlieh grosser ist als die zwischen Quelle und Senke liegende Spannung V ,

wird der leitende Oberflächenkanal 17 sehr stark invertiert. Auf diese Weise bildet sich ein ohmscher Leitungspfad, über den eine maximale Leistung zur an die Quelle 5 angeschlossenen Last übertragen wird. Wie aus der Fig. 5A zu ersehen ist, werden in aufeinanderfolgenden Zeitintervallen ti und t2 positive und negative Amplituden an die Steuerelektrode angelegt. Diese Spannung V ist phasengleich mit der an die Senke 7 angelegten Spannung. Aus diesem Grunde wird während des Zeitintervalls ti über den Feldeffekt-Transistor Energie zum RC-Glied übertragen, wie in Fig. 5B dargestellt. Während des Zeitintervalls t2 werden über die Steuerelektrode 13 Majoritätsladungsträger aus dem Oberflächenkanal 17 abgezogen, so daß die Leitfähigkeit des Feldeffekt-Transistors unterbrochen und somit keine Energie zum RC-Glied übertragen wird. Während des Zeitintervalls t2 wird die Sperrwirkung durch die nunmehr wirksamen Übergänge 9 und 11 erhöht.

In Fig. 2 wird die Strom-Spannungs-Kennlinie eines Feldeffekt-Transistors IH der Gleichrichteranordnung während der leitenden Phase im Zeitintervall ti verglichen mit den Strom-Spannungs-Kennlinien konventioneller Halbleiterdioden. Wie Kurve I zeigt, ist beim Betrieb von Halbleiterdioden

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BAD QRIOINAL

eine bestimmte Vorwärts spannung V aufzuwenden, bis Leitfähigkeit

eintritt. Daraus ist ersichtlich, daß ein pn-Übergang in Durchlassrichtung verlustbehaftet ist. Eine Halbleiterdiode verbraucht eine Leistung, die nahezu gleich I. V ist, wobei I. der Strom in Durchlassrichtung und

V die Vorwärts spannung ist. Die Vorwärts spannung beträgt beispielsweise d

im Falle von Silicium etwa 1 Volt. Der Leistungsverbrauch einer Halbleiterdiode ist ausserdem abhängig von einem Serienwiderstand R . Als

Gleichrichter verwendete Halbleiterdioden weisen Serienwiderstände R

auf, die weit entfernt vom Idealwert Null liegen. Dies ergibt sich aus dem begrenzten Anstieg der Kurve I.

Die Wirkung einer unabhängiger Steuerung des Feldeffekt-Transistors I der Fig. 1 während der Durchlassphase durch ein vom Lastkreis getrenntes Signal ergibt sich aus der Kurve II. Die Kurve II ist repräsentativ für eine Reihe von Kurven (III und IV), die unterschiedliche Anstiege aufweisen, aber bereits im Ursprung beginnen. Der Anstieg jeder Kurve, der der Kanalleitfähigkeit G entspricht, ist festgelegt durch die Wahl des Materi-

SCL

als, der Geometrie'der Anordnung usw. Da die Steuerelektrodenspannung V gross und in Phase mit dem der Senke 7 zugeführten Signal ist, ist der Transistor jeweils während einer gesamten Halbwelle leitend_;und die auftretenden Verluste sind bereits beim Betrieb mit niedriger Spannung klein. Beispielswreise ergibt ein Transistor mit einer durch Kurve II gekennzeichneten Kennlinie bei einem gegebenen Strom I' einen Leistungsverlust von

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I'V,'. Vergleichsweise hat dagegen eine Halbleiterdiode mit einer d

durch die Kurve I gekennzeichneten Kennlinie einen Leistungsverlust 2

von I'V.' + I' R . Der Leistungsverlust im Feldeffekt-Transistor d s

ist also wesentlich geringer, obwohl der Kanalwiderstand 1 durch G des Transistors wesentlich grosser ist als der Serienwiderstand R der

Diode. Sind diese beiden Widerstände gleich gross, wie es bei den Kurven I und III der Fall ist, so ist der Leistungsverlust in einem. Feldeffekt-Transistor erheblich geringer als in einer Halbleiterdiode, d. h., 2

I'V, +1' R^ I' V "
d s d .

Ausserdem kann der Leistungsverlust im Feldeffekt-Transistor dadurch

beeinflusst werden, daß der Kanal wider stand — durch geeignete Wahl

^Gsd

der Geometrie und/oder der Betriebsparameter einstellbar ist. Wie bereits ausgeführt, ist die Kanalleitfähigkeit G direkt proportional dem Verhält-

sd

nis W/L des Leitungskanals 17, ferner der Ladungsträgerbeweglichkeit /U und auch der Steuer elektroden-Kapazität C. Demzufolge kann jeder dieser Parameter so eingestellt werden, daß die Kanalleitfähigkeit G ., und damit

sd

die zum als Last dienenden RC-Glied übertragene Leistung vergrössert wird. Bei spielsweise können Quelle und Senke kammartig ineinandergreifend angeordnet sein, so daß das Verhältnis W/L in einem verhältnismässig kleinen Gebiet ein Maximum erreicht. Ausserdem kann die Isolationsschicht 15 in einer Dicke von 500 A bis 1 000 A aufgebracht werden. Eine weitere Möglichkeit, die Kanalleitfähigkeit G , eines als Gleichrichterele-

S CL

ment verwendeten Feldeffekt-Transistors zu variieren, besteht darin, Docket 10 906'

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die Vorspannung V an der Steuerelektrode zu verändern. Wenn der

effektive Serienwiderstand 1 durch G , so klein als möglich gemacht

set

wird, so erhält die Strom-Spannungs-Kennlinie des Feldeffekt-Transistors den Verlauf einer idealen Dioden-Kennlinie, wie sie als Kurve III in Fig. 2 dargestellt ist. Die der Last zugeführte Leistung kann durch geeignete Einstellung der Wider Standskombination R1-R2 stetig gesteuert werden.

Wie bereits gezeigt, ändert sich die Kanalleitfähigkeit G direkt mit der

sd

Spannung V . Aus diesem Grunde kann die Kanalleitfähigkeit G , durch Einstellung des Widerstandes R so variiert werden, daß eine Gleichrichtung in bestimmter Weise bewirkt wird.

Kurve IV zeigt beispielsweise eine derartige Kennlinie mit variierter Kanalleitfähigkeit. In manchen Anwendungsfällen wird es von Vorteil sein, den Widerstand R2 durch einen kleinen Feldeffekt-Transistor zu ersetzen, so daß eine elektronische Steuerung des Kennlinienverlaufs ermöglicht wird.

Für Gleichrichteranordnungen niedriger Leistung eignet sich sowohl der Sperrschicht- als auch der Oberflächen-Feldeffekt-Transistor. Da das ein Maß für die Anzahl der steuerbaren Ladungsträger darstellende Produkt aus dielektrizitätskonstante/ und .ft&ximaler, normaler Feldstärke KE

beim Oberflächen-Feldeffekt-Transistor etwa eine Grössenordnung grosser ist als beim Sperrschicht-Feldeffekt-Transistor, eignet sich der erstere besser für Gleichrichteranordnungen hoher Leistung. Docket IO 906

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Ausserdem ist der Oberflächen-Feldeffekt-Transistor in sich geschlossen, da die Steuerelektrode infolge der Isolationsschicht 15 weder in der Durchlass - noch in der Sperrphase Strom zieht. Bei Verwendung von Sperrschicht-Feldeffekt-Transistoren wäre der die Steuerelektrode definierende pn-Übergang während der einen Halbperiode in Vorwärtsrichtung betrieben. Aus diesem Grunde wäre in diesem Falle im Steuerelektrodenkreis des Sperrschicht-Feldeffekt-Transistors ein nur einseitig leitendes Schaltelement vorzusehen. Eine andere Möglichkeit bestünde darin, an die Steuerelektrode eines derartigen Feldeffekt-Transistors eine solche Vorspannung zu legen, daß in der zu sperrenden Halbperiode eine Leitung verhindert und mit stromerhöhender Steuerung gearbeit wird.

Die in Fig. 3 dargestellte Zweiweg-Gleichrichteranordnung enthält zwei Feldeffekt-Transistoren T2 und T3. Es sind für entsprechende Teile die gleichen Bezugs zeichen wie in Fig. 1 verwendet. Wie dargestellt, liegen die entsprechenden Quelle 5 - Senke 7 - Kreise der Feldeffekt-Transistoren T2 und T3 am mittleren Teil der Sekundärwicklung 27 des Transformators 29. Die Steuerelektroden 13 der Transistoren T2 und T3 sind mit den äusseren Anschlüssen 23 und 25 der Sekundärwicklung 27 verbunden. Das als Last verwendete RC-Glied ist zwischen den Quelle 5 der Transistoren T2 und T3 und dem Mittelabgriff der Sekundärwicklung angeschlossen, so daß im leitenden Zustand jedes der beiden Transistoren

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der Strom, in gleicher Richtung durch die Last fliesst. Bei Erregung der Primärwicklung 31 über eine Spannungsquelle 33 werden an den entgegengesetzten Abschlüssen 23 und 25 der Sekundär wicklung 27 positive und negative Spannungen erzeugt, die die Transistoren T2 und T3 abwechselnd in Zeitintervallen ti und t2 in den leitenden Zustand steuern. Diese Funktionsweise ist aus den Figuren 5B und 5C zu ersehen. Beispielsweise ist während des Zeitintervalls ti Transistor T2 wie in Fig. 5b dargestellt, leitend und es fliesst durch die Last ein Strom in der durch den Pfeil angedeuteten Richtung.

Während des Zeitintervalls ti ist Transistor T3 gesperrt. Im Zeitintervall t2 ist Transistor T3 leitend und Transistor T2 ist, wie in Fig. 5C dargestellt, gesperrt. Die Last wird während dieses Zeitintervalls in gleicher Richtung vom Strom, durchflossen. Wie in Fig. 5D dargestellt, setzt sich der gesamte Laststrom aus der Summe der Ströme durch die Transistoren T2 und T3 während der Zeitintervalle ti und t2 zusammen. Auch hier ist eine Widerstandskombination R1-R2 für jeden Transistor vorgesehen, über die die Ausgangsleistung einstellbar ist.

In Fig. 4 ist eine erfindungsgemässe Gleichrichteranordnung in Brückenschaltung dargestellt. Als Brückenglieder dinen die Feldeffekt-Transistoren T4, T5, T6 und T7. Wie dargestellt, sind die Steuer elektroden 13 der sich in der Brückenanordnung jeweils gegenüberliegenden Transistoren T4, T6 und T5, T7 miteinander verbunden, und jedes Paar liegt an einem Anschluss der Sekundärwicklung 27 des Transformators 29. Docket 10 906

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Auch die Knoten A und B, die jeweils mit den Senken 7 der anliegenden -ate* Transistoren T4, T7 bzw. T5 und T6 verbunden sind, liegen an einem Teil der Sekundärwicklung 27. Die Last liegt in der zwischen den Knoten C und D liegenden anderen Brückendiagonale. Dabei werden die Knoten C und D jeweils von den Quellen 5 der anliegenden Transistoren T4 und T5 bzw. T6 und T7 gebildet. Im Betrieb werden die Feldeffekt-Transistoren sich gegenüberliegender Brückenzweige jeweils gleichzeitig während der positiven bzw. negativen Halbwellen des über die Primärwicklung 31 zugeführten Wechselstromsignals in den leitenden Zustand gesteuert. Beispielsweise sind während des Zeitintervalls ti die Tranistoren T4 und T6 leitend und die Transistoren T5 und T7 gesperrt. Der Strom durch die Last RC fliesst dabei in der durch den Pfeil angedeuteten Richtung. Während des Zeitintervalls ti verläuft der Lastkreis vom Knoten A über den Tr ansistor T4 zum Knoten D über die Last RC, den Knoten C, den Transistor T6 und über den Knoten B und schliesst sich über den mittleren Teil der Sekundärwicklung 27. Während des Zeitintervalls t2 sind die Transistoren T5 und T7 leitend und die Transistoren T4 und T6 gesperrt. Die Stromrichtung in der Last bleibt gleich. Im Zeitintervall t2 verläuft der Lastkreis vom Knoten B über den Transistor T5, den Knoten D, die Last RC, den Knoten C, den Transistor T7, den Knoten A und über den mittleren Teil der Sekundärwicklung 27. Auch in diesem Ausführungsbeispiel setzt sich der Strom in der Last aus der Summe der Ströme in den beiden Lastkreisen zusammen. Der Gesamt-Docket 10 906

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-17-strom ergibt sich aus der Fig. 5D.

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Claims

-18-PATENTANSPRÜCHE

1. Gleichrichteranordnung,, dadurch gekennzeichnet, daß als Gleichrichterelement ein Feldeffekt-Transistor dient, an dessen Quelle (oder Senke) die Last angeschlossen ist, an dessen Senke (oder Quelle) die gleichzurichtende Wechselspannung liegt und an dessen Steuerelektrode eine Wechselspannung gleicher Phase mit einer Amplitude zugeführt wird, daß während der einen Halbperiode die Strombahn zwischen Quelle und Senke durchgeschaltet und während der anderen Halbperiode gesperrt ist.

2. Gleichrichteranordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Amplitude der der Steuerelektrode zugeführten Wechselspannung einstellbar und damit die Ausgangsleistung der Anordnung steuerbar ist.

3. Gleichrichteranordnung nach Anspruch 1 bis 2, dadurch gekennzeichnet, daß die d.er Senke (oder Quelle) zugeführte, gleichzurichtende und dieV Steuer elektrode zugeführte gleichphasige Wechselspannung von der Sekundärwicklung eines Transformators abgeleitet sind.

4. Gleichrichteranordnung nach Anspruch 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß zwei Feldeffekt-Transistoren entsprechend der an

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an sich bekannten Mittelpunkts schaltung mit der Sekundärwicklung eines Transformators verbunden sind.

5. Gleichrichteranordnung nach Anspruch 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß vier Feldeffekt-Transistoren in einer an sich bekannten Brückenschaltung vereinigt sind ,und daß jeweils die Steuerelektroden der Feldeffekt-Transistoren sich gegenüberliegender Brückenzweige paarweise verbunden sind, wobei beide Paare an gegenphasigen Wechsel spannung en geeigneter Amplitude liegen.

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