DE1762461B2 - Elektronische Schaltvorrichtung - Google Patents

Description

lung vorgesehen, und die erste Spannungsquelle ist Zeit, bis er talsächlich sperrt, wie dies durch die an dieses lichtabgebende Bauteil anschließbar. abnehmende Ausgangsspannung V_oui (Punkt 16 in

Die Erfindung wird an Hand der Zeichnung erläu - F i g. 2) verdeutlicht ist.

tert, und der nachfolgenden Beschreibung sowie der Ein Ausführungsbeispiel des Erfindungsgegenstan-

Zeichnung können weitere Merkmale und Einzel- 5 des, bei welchem der Transistor T bedeutend schnelheiten der Erfindung entnommen werden. Es zeigt ler abgeschaltet wird, d. h., bei dem die Ausgangs-

F i g. 1 einen bekannten optoelektronischen spannung K₀₁₄₁ beträchtlich schneller auf Null ab-Schalter, nimmt, wird an Hand der Fig. 3 und 4 erläutert.

F i g. 2 die Ausgangsspannung des in F i g. 2 F i g. 3 zeigt schematisch eine Schaltung, bei welgezeigten Schalters, io eher der Kollektor-Basis-Ubergang des Transistors T

F i g. 3 ein Ausführungsbeispiel der Erfindung, umgekehrt vorgespannt wird, um den Transistor rasch wobei abzuschalten. Der Transistor T ist mit der Last R

F i g. 4 die zugehörige Ausgangsspannung zeigt, zwischen dem Anschluß 10 und der Masse in Serie

F i g. 5 ein anderes Ausführungsbeispiel einer geschaltet. Wie in Verbindung mit der F i g. 1 erfindungsgemäßen Schaltung mit einem Duoemitter- 15 beschrieben, liegt zwischen den Anschlüssen 10 und 12 Transistor, eine Eingangsspannung Vi„. Ehe der Transistor T

Fig. 6 eine einstufige erfindungsgemäße Schal- leitend wird, besteht am Punkt 13 eine Ausgangstung mit Halbleiterbauelementen sowohl zum Ein- spannung V_ouu entsprechend Punkt 18 in F i g. 2. als auch zum Ausschalten des Transistors, Die Lumineszenzdiode P₁ ist optisch mit dem Tran-

F ig. 7 mehrere Stufen eines Analogwandlers, 20 sistor T gekoppelt. Um den Transistor einzuschalten,

F i g. 8 einen an eine Wechselstromquelle ange- wird die Spannung Vp₁ an die Lumineszenzdiode P₃ schlossenen Schalter und angelegt, wodurch sie Photonen erzeugt, welche den

F i g. 9 einen beim Erfindungsgegenstand vor- Transistor T leitend machen. Zu diesem Zeitpunkt zugsweise verwendeten Duoemitter-Transistor. steigt die Spannung V_out rasch auf den konstanten

Zuerst wird eine bekannte Schaltung beschrieben, 25 Wert entsprechend Punkt 20 in F i g. 4 an.
an Hand derer die Vorteile des Erfindungsgegen- Um ein schnelles Abschalten des Transistors T

Standes später verdeutlicht werden können. zu erreichen, ist eine Halbleiterdiode S an die Basis

In Fig. 1 ist eine typische Schaltung gezeigt, bei des Transistors angeschlossen, um einen Elektronenweicher ein als Schalter betriebener Transistor in strom durch die Basis des Transistors zu erzeugen, Serie mit einer Last liegt. Die Last R ist mit dem 30 der der normalen Stromrichtung bei leitendem Tran-Transistor T zwischen einem Anschluß 10 und der sistor entgegengesetzt ist. Handelt es sich um einen Masse in Serie geschaltet. Zwischen den Anschlüssen NPN-Transistor, verbindet eine Leitung 22 den KoI-10 und 12 liegt die Spannung V_in. Ehe der Tran- lektor des Transistors mit der Anode der Halbleitersistor T einschaltet, liegt an einem Anschluß 13 eine diode S, während die Basis mit deren Kathode ver-Spannung V_Out gemäß Punkt 14 der Spannungskurve 35 bunden ist. Bei Verwendung eines PNP-Transistors nach Fig. 2. Zur Erregung des Transistors, d. h., sind die Anschlüsse umgekehrt,
um ihn durch optische Verfahren leitend zu machen, Die verwendete Halbleiterdiode ist lichtempfind-

wird eine Lumineszenzdiode P optisch mit dem Tran- lieh, weshalb sie bei Auftreffen von Photonen erregt sistor T gekoppelt und an die Diode P eine Span- und leitend wird und einen Elektronenstrom von nung Vp angelegt. 40 ihrer Kathode zur Anode in einem vorhandenen

Unter dem Ausdruck »optisch mit dem Tran- Stromkreis bewirkt. Die Belichtung und die dadurch sistor T gekoppelt« ist zu verstehen, daß die räumliche bewirkte Leitfähigkeit wird im folgenden kurz als Lage derart ist, daß die von der Lumineszenzdiode optisches Einschalten bezeichnet werden,
ausgehenden Photonen auf den Transistor T treffen Um die Halbleiterdiode S optisch einschalten zu

und ihn leitend machen. Gewöhnlich ist die Diode P 45 können, ist eine zweite Lumineszenzdiode P₂ vorgedem Transistor T benachbart oder so nahe bei ihm sehen, die optisch mit der Vorrichtung 5 gekoppelt angeordnet, daß nur ein Luftspalt die beiden trennt. ist und durch Anlegen einer geeigneten Spannung Die Diode kann auch vom Transistor durch ein Vp₂ erregt wird.

photonendurchlässiges Material, wie beispielsweise Wenn der Transistor T abgeschaltet werden soll,

eine Glaslinse oder -röhre, getrennt sein. 50 wird die Spannung Vp₁ von der Diode P₁ abge-

Wenn der Transistor einschaltet, steigt die Span- schaltet und gleichzeitig die Spannung Kp₂ an die nung Vont rasch auf ihren konstanten Maximalwert Diode P₂ angelegt. Die Diode P₂ macht auf opentsprechend Punkt IS in F i g. 2. tischem Weg die Halbleiterdiode 5 leitend. Diese

Um den Transistor T auszuschalten, wird die bewirkt ihrerseits eine den Transistor sperrende VorDiode P durch Abschalten der Spannung Vp außer 55 spannung am Kollektor-Basis-Übergang und eine Betrieb gesetzt. Zum An- und Abschalten der Span- Entladung der Kapazität über diesen Übergang, nung werden geeignete Schaltmittel, wie beispiels- Hierdurch wird der Transistor T plötzlich abgeweise Multivibratoren oder eine Wechselspannung, schaltet, wie dies durch den steilen Abfall der Spanwie sie nachfolgend erwähnt ist, verwendet. Werden nung K₀,,, auf Null durch die Linie 23 in F i g. 4 diese Schaltmittel jedoch allein verwendet, so fehlt 60 gezeigt ist. Die Diode P₂ wird dann abgeschaltet, die galvanische Trennung zwischen Schaltkreis und und ein Zyklus ist damit durchlaufen.
Steuerkreis, die — wie später noch deutlich werden Gewöhnlich werden mit der gezeigten oder den

wird — ein Vorteil des Erfindungsgegenslands ist. nachfolgend beschriebenen Schaltungen mehrere Zy-Das Abschalten der Spannung und damit die Ent- klen durchlaufen.

aktivierung der Diode P ist in F i g. 2 mit der 65 Wie an Hand der F i g. 3 beschrieben wurde, Linie »Aus« bezeichnet. Obwohl der Transistor T wird das plötzliche Abschalten des Transistors Γ nicht mehr von Photonen erregt wird und scheinbar durch eine Sperrvorspannung am Kollektor-Basisdie Ausschaltbedingung vorliegt, dauert es längere Übergang bewirkt. In ähnlicher Weise kann ein

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schnelleres Abschalten des Transistors auch durch Eine derartige in der Praxis bewährte Schaltung ist eine Sperrvorspannung am Emitter-Basis-Übergang in F i g. 6 gezeigt. Die schematisch gezeigte Schaltung bewirkt werden. Eine solche Sperr-Vorspannung am wurde in vorteilhafter Weise als Stufe einer Wandler-Emitter-Basis-Übergang wird durch Verbinden der anordnung verwendet. Der Kreis, in welchem ein Basis mit dem Emitter über eine Halbleiterdiode S 5 schnellschaltender Transistor vorteilhaft verwendet erreicht. Der diese Halbleiterdiode S aufweisende wird, ist an Anschlüsse30 und 32 angeschlossen, Kreis bewirkt wieder einen Elektronenfluß in der Basis die ihrerseits mit den Emittern E₁ und E₂ des Trandes Transistors, der demjenigen Elektronenstrom in sistors T verbunden sind. Die Basis B des Transistors T der Basis entgegengesetzt ist, der bei leitendem Tran- ist durch die Leitung 33 über zwei Halbleiterdioden S₁, sistor fließt. Im speziellen Fall eines NPN-Transistors io die in Serie geschaltet sind, mit dem Kollektor C verist die Kathode der Halbleiterdiode S mit der Basis bunden. Die Polarität der Halbleiterdioden S₁ ist derund deren Anode mit dem Emitter verbunden. art, daß bei optisch bewirkter Leitfähigkeit die Basis

Mit einem Doppelemitter-Transistor läßt sich ein durch die Kollektor-Basis-Strecke so vorgespannt

besonders zufriedenstellender erfindungsgemäßer wird, daß der Transistor T leitend wird und ein-

Sehalter aufbauen. F i g. 5 zeigt schematisch eine 15 schaltet.

Schaltung mit einem Doppelemitter-Transistor als Um die Halbleiterdioden S₁ optisch einschalten zu

optoelektronischen Schalter. Hierbei ist der Tran- können, sind zwei Lumineszenzdioden P₁ optisch mit

sistor Γ über die Emitter E₁ und E₂ mit der Last/? ihnen gekoppelt. Wie die Fig. 6 zeigt, sind die

zwischen dem Anschluß 10 und der Masse in Serie Dioden P₁ parallel geschaltet, so daß beim Anlegen

geschaltet. Zwischen den Anschlüssen 10 und 12 liegt 20 einer Spannung Vp₁ zwischen die Anschlüsse 34 und

eine Spannung Vi_n. Die Lumineszenzdiode P₁ ist 36 die Dioden P₁ erregt werden und die Halbleiter-

wieder optisch mit dem Transistor gekoppelt. U m dioden S₁ leitfähig machen.

den Transistor T einzuschalten, wird an die Diode P₁ Weiterhin ist die Basis B mittels einer Leitung 37

eine Spannung Vp₁ angelegt, wodurch über die Er- und über eine Halbleiterdiode S₄. mit dem Kollektor C

regung der Diode P₁ der Transistor optisch einge- 25 verbunden. Die Polarität von S₂ ist umgekehrt zu

schaltet wird. derjenigen von S₁, so daß bei der optisch bewirkten

Die Basis B des Transistors T ist über einen Kreis Leitfähigkeit von S₂ der Kollektor-Basis-Übergang

28, der eine Halbleiterdiode S aufweist, mit dem in einer den Transistor sperrenden Weise vorgespannt

Kollektor C verbunden. Mit der Halbleiterdiode S wird. Um S₂ optisch einschalten zu können, ist

ist eine Lumineszenzdiode P₂ optisch gekoppelt. Soll 30 eine Lumineszenzdiode P₂ optisch mit S₂ gekoppelt

der Transistor abgeschaltet werden, wird die Diode P₁ und an die Anschlüsse 38 und 40 angeschlossen. Bei

von der Spannung Vp₁ abgeschaltet und die Lumin- Anlegen einer Spannung Vp₂ an diese Anschlüsse

eszenzdiode P₂ durch Anlegen der Spannung Vp₂ wird die Diode P₂ erregt und die Halbleiterdiode S₂

erregt Der Traasistor T ist nicht mehr optisch ein- dadurch leitend.

geschaltet, während die Halbleiterdiode S leitend ist. 35 Durch Anlegen der Spannung Vp₁ an die An-

Am Kollektor-Basis-Ubergang liegt also eine Sperr- Schlüsse 34 und 36 werden also beide Dioden P₁

vorspannung, so daß der Transistor T schnell sperrt. erregt, wodurch auf fotoelektrischem Weg beide

Die Diode P₂ kann sodann durch Trennen von der Halbleiterdioden S₁ leitend werden und den Transi-

Spannung Vp₂ abgeschaltet werden, womit ein Zy- stoi T einschalten. Hierdurch wird der nicht gezeigte,

klus beendet ist. 40 an die Anschlüsse 30 und 32 angeschlossene Strom-

Eines der Hauptanwendungsgebiete von optoelek- kreis eingeschaltet. Durch die Verwendung von zwei ironischen Schaltern sind Analogwandler. Durch die Halbleiterdioden S₁ wird ein kräftiger Strom erzeugt, Verwendung optoelektronischer Schalter wird eine der ein rasches und sicheres Einschalten des Tranweitgehende galvanische Trennung der Schalterele- sistors T bewirkt.

mente vom Steuereingang infolge der optischen Kopp- 45 Um den Transistor T auszuschalten, wird die Span-

lung erreicht. nung V_Pl von den Anschlüssen 34 und 36 abgeschaltet,

In der Praxis hat es sich als vorteilhaft erwiesen, wodurch die Photonenstrahlung auf die Halbleiterin Wandleranordnungen zusätzlich Halbleiterbauele- bauslemente S₁ beendet wird. Gleichzeitig wird die mente zu verwenden, die auf optische Weise leitend Spannung Vp₂ an die Kontakte 38 und 40 angelegt gemacht werden können und hierdurch einen Tran- 50 wodurch die Dioden P₂ Photonen erzeugen, die die sistor einschalten. Die zusätzlichen Halbleiterbau- Halbleiterdiode S₂ leitend machen. Hierdurch wird elemente sind so angekoppelt, daß sie, wenn sie op- der Basis-Kollektor-Übergang in Sperrichtung vortisch erregt und leitend werden, einen Elektronenfluß gespannt und ein rasches Abschalten des Transistor; an der Basis des Transistors bewirken, der dem Fluß bewirkt. Sodann kann die Spannung Vp₂ abgeschälte! bei leitendem Transistor gleichgerichtet ist. Diese zu- 55 werden, womit ein Zyklus durchlaufen ist.
sätzlichen Halbleitervorrichtungen können, wie an Die in F i g. 6 gezeigte einzelne Stufe kann in eine] Hand der F i g. 3 beschrieben wurde, bei Beach- Schaltungsanordnung verwendet werden. Eine solch« rung der richtigen Polarität in den Kollektor-Basis- Anordnung, welche vier Wandlerschalter umfaßt, is Kreis geschaltet werden und bewirken eine den KoI- schematisch in F i g. 7 gezeigt. Transistoren 43, 44,4! lektor-Basis-Übergang des Transistors öffnende Vor- 60 und 46 wirken als Schalter in den zugeordneten Kanä spannung. Ferner können diese zusätzlichen Halb- len F, G, H und J. Die Bauteile sind ähnlich wie ii leitervorrichtungen bei Beachtung der richtigen Polari- F i g. 6 geschaltet Bei Anlegen einer Spannung ai tat in den Emitter-Basis-Kreis eingesetzt werden, um Kontakte 48 und 53 warden Lumineszenzdioden P₁ eine den Transistor öffnende Vorspannung am die parallel geschaltet sind, aktiviert Diese mach» Emitter-Basis-Übergang hervorzurufen. Bei jeder 65 Halbleiterdioden S₁ auf fotoelektrischem Wege lei dieser Möglichkeiten bewirkt die zusätzliche Halb- tend, was eine ein Einschalten des Transistors 43 bewii leitervorrichtung ein schnelles Steuern des Tran- kende Vorspannung der Basis durch den Kollektor sistors in den leitenden Zustand. Basis-Übergang bewirkt Das Einschalten des Tran

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sistors bewirkt ein Einschalten des Kanals F zwischen Serie mit einem Transistor im Schalterbetrieb zwi-

den Anschlüssen 52 und 54. sehen dem Anschluß 10 und Masse geschaltet. Zwi-

Wenn die Spannung von den Anschlüssen 48 und 50 sehen den Anschlüssen 10 und 12 liegt eine Spanabgenommen und an Anschlüsse 56 und 58 angelegt nung Vt_n. Die Last R wird infolge eines Stromflusses wird, werden die Lumineszenzdioden P₁ im Kanal F 5 durch die Emitter E₁ und E₂ bei leitendem Tranabgeschaltet und gleichzeitig eine Lumineszenzdiode P₂ sistorT beaufschlagt. Der Kollektor C des Tranim Kanal F und eine Lumineszendiode P₃ im Kanal G sistors T ist mittels eines Stromkreises 72 über ein zur Lichtabgabe angeregt. Die Halbleiterdioden S₁ Halbleiterbauelement S mit der Basis B des Tranim Kanal F sperren dadurch, während die Diode P₂ sistors T verbunden. Dieser wird fotoelektrisch mittels im Kanal F optisch die Halbleiterdiode S₂ im Kanal F io einer Lumineszenzdiode P₁ eingeschaltet. In ähnlicher einschaltet, d. h. leitend macht; dadurch wird der Weise wird die Halbleiterdiode S fotoelektrisch mit-Kollektor-Basis-Ubergang in Sperrichtung vorge- tels einer Lumineszenzdiode P₂ leitend gemacht. Um spannt, was ein Abschalten des Transistors 43 be- ein wechselweises Arbeiten der Dioden P₁ und P₂ zu wirkt. Durch die Photonenemission einer Lumines- erreichen, wird eine sinusförmige Spannung Vp zwizenzdiode P₃ werden die Halbleiterdioden S₃ im 15 sehen Anschlüsse 74 und 76 angelegt. Während der Kanal G leitend, wodurch die Basis des Transistors 44 einen Halbwelle der Sinusspannung Vp wird die in Durchlaßrichtung vorgespannt wird, so daß dieser Diode P₁ erregt, welche fotoelektrisch den Transistor T Transistor leitfähig wird. Hierdurch wird der Kanal G einschaltet. Bei der anderen Halbwelle der Spanzwischen den Anschlüssen 54 und 60 eingeschaltet. nung Vp endet die Lumineszenz der Diode P₁, und Wird die Spannung von den Anschlüssen 56 und 58 20 die Diode P₂ wird erregt, welche fotoelektrisch die genommen und an die Anschlüsse 62 und 64 angelegt, Leitfähigkeit der Halbleiterdiode S¹ bewirkt, wodurch hört P₃ auf zu leuchten, während gleichzeitig die die Basis des Transistors Γ durch die Kollektor-Basis-Diode P₄ anfängt, Photonen abzustrahlen, was die Strecke in Sperrichtung vorgespannt wird und den Halbleiterdiode S₄ im Kanal G leitend macht und Transistor T sperrt, also abschaltet. In gleicher Weise eine Basisvorspannung in Sperrichtung zum raschen 25 wird bei der nächsten Halbwelle der Wechselspannung Abschalten des Transistors 44 ergibt. Die Anschlüsse Vp die Diode P₂ abgeschaltet und die Diode P₁ 62 und 64 können mit den Anschlüssen 48 und 50 erregt, wodurch eine neue Schaltperiode eingeleitet verbunden sein. In diesem Fall wird der Kanal F wird.

wieder eingeschaltet. Die Kanäle F und G können Zur Vereinfachung wurde bei den vorausgehenden

wechselweise auf den Anschluß 54 geschaltet werden, 30 Beispielen eine Arbeitsweise beschrieben, bei der

während die Kanäle H und J wechselweise auf den beim Abschalten der Diode P₁ gleichzeitig die Diode P₂

Anschluß 68 geschaltet werden können. eingeschaltet wurde. Falls die Schaltungen mit

Falls erwünscht, können die Anschlüsse 62 und 64 geringeren Geschwindigkeiten der Schaltfunktionen

mit den Anschlüssen 66 und 67 verbunden sein, was ausgeführt werden sollen, kann die Diode P₂ eine

in derselben Weise ein schrittweises Schalten des 35 bestimmte, einstellbare Zeitspanne nach Abschalten

Kanals H nach dem Kanal G ergibt, welcher nach der Diode P₁ eingeschaltet werden. Bei extrem hohen

dem Kanal F schaltete. In ähnlicher Weise kann ein Schaltgeschwindigkeiten kann die Diode P₂ schon

Schalten des Kanals J nach dem Kanal // erreicht unmittelbar kurz vor Abschalten der Diode P₁ ein-

werde«. Es kann eine beliebige Anzahl von Kanälen geschaltet werden.

vorgesehen werden. Üblicherweise werden aus zwei 40 Der Transistor Γ kann einer der handelsüblichen

Kanälen bestehende Einheiten hergestellt und ver- Silizium- oder Germaniumtransistoren sein, wobei

wendet. Jedenfalls sollten bei einer Serienschaltung gefunden wurde, daß Siliziumtransistoren zufrieden-

die letzten beiden Anschlüsse mit den ersten beiden stellend arbeiten. Um ein rasches Einschalten bei

Anschlüssen (Anschlüsse 48 und 50) verbunden wer- schwacher Bestrahlung durch die Lumineszenzdiode P₁

den, damit sich der Schaltzyklus wiederholen kann. 45 zu erreichen, ist der Aufbau des Transistors so beschaf-

Die beiden ersten Anschlüsse und diejenigen, die ein fen, daß das ganze einfallende Licht ausgenutzt wird.

Einschalten des Transistors bewirken, können als Beispielsweise ist die Basis so groß ausgeführt wie der

Einschaltanschlüsse bezeichnet werden. Entsprechend Lichtfleck des einfallenden Lichtes. Somit ist der

werden die beiden letzten Anschlüsse und diejenigen, Transistor wirkungsmäßig ein Fotodetektor. Wie

die ein Abschalten des Transistors bewirken, als 50 erwähnt wurde, kann ein Duoemitter-Transistor ver-

Abschaltanschlüsse bezeichnet. Die Anschlüsse 54 und wendet werden. Ein solcher zufriedenstellend arbei-

68 werden als Hauptanschlüsse bezeichnet, da sie als tender Duoemitter-Transistor ist in F i g. 9 gezeigt.

Strompfad dienen, durch welchen die entsprechenden Der Kollektor 78 besitzt einen äußeren Anschluß C

Kanäle an einen nicht gezeigten Hauptstromkreis und besteht aus monokristallinem, η-leitendem SiIi-

angeschlossen werden, welcher von den Signalen der 55 zium. Auf dem Kollektor 78 ist ein Basisbereich 80

entsprechenden Kanäle beaufschlagt wird. Die An- gebildet, der einen äußeren AnschlußstiftB aufweist.

Schlüsse 54 und 68 sind einfach miteinander verbun- Auf diesem Basisbereich sind die beiden Emitter-

den, falls ein schrittweises Schalten der Kanäle bereiche 82 und 84 gebildet, die je einen Anschluß E₁

gewünscht wird. bzw. E₂ aufweisen.

Die Anpassungsfähigkeit einer solchen Anordnung 60 Die Verfahren zum Herstellen der Basis- und

ist offensichtlich. Emitterbereiche auf dem Kollektor sind bekannt

Eine Ausführungsform der Erfindung ist ideal zum Die Halbleiterbauelemente, die als Halbleiter S, S₁, Steuern eines Transistorschalters mit einem einzelnen S₂, S₃ und S₄ verwendet werden, können Silizium-Signal, wie beispielsweise einer Sinuswelle oder einem Solarelemente (aktive Bauelemente) oder äquivalente Rechteckimpuls. Eine solche Ausführungsform ist in 65 Elemente sein. Gewöhnlich werden Dioden verwendet, Fig. 8 gezeigt. Die Anschlüsse und die Arbeite- jedoch eignen sich auch Transistoren, bei denen die weisen der Bauteile sind im wesentlichen die gleichen Basis und der Emitter zusammengeschaltet sind und wie bei Fig. 5. In der Schaltung ist eine Last R in die Anode bilden, während der Kollektor die Kathode

bildet. Die niedrige absblute Empfindlichkeit der Siiiziüm-Fdtbdiöde ist bei einer solchen,Duodiode infolge des Transisto'r-Verstärkiirigseffekts ähgehobbh.

Als Lichtquelle können an Stelle der beschriebene ri Lumineszenzdiode!! auch aridere photonenäbg'ebende Bauelemente verwendet werden. Festkörperanordnuhgen erleichtern die Miniatürisienmg und. sind deshalb vorzuziehen. Damit die, Verwendung in ab-Wechselrid geschalteten Stromkreisen möglich ist und die phbtöhenerzeügenden BauelerhBhte P^ und P\ Wechselweise erregt werden können, ist die Verwendun g

von als Dioden wirkenden Festkörperbauelementen (LurniheSzeniidioden) vorzuziehen. Bei Beachtung der richtigen Polarität arbeiten sie bei verschiedenen Halbwellen eines Weehselstr'ömsigrials:

Bei Anwendung der Erfindung bei einem im Sfchalterbetrieb betriebenen Transistor lassen sich EinSch'altzeiteri von ungefähr 1^6 Mikrosekunden und Ausschaitzeiten von etwa 1,3 Mikrosekunden erzielen; Die Erfindung ermöglicht somit schnelle Schaltungen ,-wobei infolge der Festköip'erbäuweise sich eine' mechanische Unempfindlichkeit; Zuverlässigkeit und die Möglichkeit der Miniatürisierüng ergibt.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (6)

Patentansprüche· richtung gekoppelt ist, an die eine erste Spannungsquelle zum Einschalten des Transistors anschließbar

1. Elektronische Schaltvorrichtung mit einem ist und mit lichtabgebenden Halbleiterelementen im im Schalterbetrieb arbeitenden und in einem Steuerkreis sowie mit von den letzteren galvanisch Schaltkreis liegenden Transistor, mit dem eine 5 getrennten, lichtempfindlichen Halbleiterelementen zur in einem Steuerkreis hegende Steuervorrichtung galvanischen Trennung von Schalt- und Steuerkreis,
gekoppelt ist, an die eine erste Spannungsquelle Obwohl Schalttransistoren in elektronischen Schalzum Einschalten des Transistors anschließbar ist, tungen weit verbreitet sind, eignen sie sich nicht als und mit lichtabgebenden Halbleiterelementen im schnellschaltende Schalter. Bekannte Schalttransistoren Steuerkreis sowie mit von den letzteren galvanisch io haben Abschaltzeiten von über 100 Mikrosekunden. getrennten, lichtempfindlichen Halbleiterelementen Es ist schon eine Schaltvorrichtung der vorstehend zur galvanischen Trennung von Schalt- und Steuer- erwähnten Art bekanntgeworden, bei der ein lichtkreis, gekennzeichnet durch eine licht- empfindlicher Transistor verwendet wird, dessen Basis empfindliche, zwischen der Basis des Transistors eine lichtabgebende Halbleiterdiode im Steuerkreis (22, 28, 37) und einer weiteren Transistorelektrode 15 benachbart ist. Beim Einschalten der ersten Spannungsliegende Halbleitervorrichtung (S, S₂), die derart quelle wird daher der Transistor leitend. Für schnelle gepolt ist, daß mit ihr ein den Transistor sper- Schaltvorgänge eignet sich diese bekannte Schaltvorrender Elektronenstrom erzeugbar und über sie richtung jedoch nicht, da nach dem Abschalten der eine Entladung der Transistorkapazität möglich ersten Spannungsquelle eine beträchtliche Zeit verist, ferner durch ein lichtabgebendes Bauteil (P₂), 20 streicht, bis der Transistor sperrt.

das der lichtempfindlichen Halbleitervorrichtung Aufgabe der Erfindung ist es, die Schaltzeiten eines

derart benachbart angeordnet ist, daß diese durch unter Verwendung eines Transistors hergestellten

die emittierten Photonen eingeschaltet wird, sowie elektronischen Schalters zu verkürzen, und ausgehend

durch eine an das lichtabgebende Bauteil an- von einer Schaltvorrichtung der eingangs erwähnten

schließbare zweite Spannungsquelle (Vp₂) und .25 Art wird diese Aufgabe gemäß der Erfindung gelöst

ferner durch ein Steuern der Eingangsspannungen durch eine lichtempfindliche, zwischen der Basis des

derart, daß beim Abschalten der ersten Span- Transistors 22, 28, 37 und einer weiteren Transistor-

nungsquelle (V_Pl) gleichzeitig die zweite Span- elektrode liegende Halbleitervorrichtung S, S₂, die

nungsquelle an das lichtabgebende Bauteil (P₂) deiart gepolt ist, daß mit ihr ein den Transistor sper-

angeschaltet und damit die lichtempfindliche Halb- 30 render Elektronenstrom erzeugbar und über sie eine

leitervorrichtung (S, S₂) eingeschaltet und der Entladung der Transistorkapazität möglich ist, ferner

Transistor rasch abgeschaltet wird. durch ein lichtabgebendes Bauteil P₂, das der licht-

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch ge- empfindlichen Halbleitervorrichtung derart benachkennzeichnet, daß die lichtempfindliche Halb- bart angeordnet ist, daß diese durch die emittierten leitervorrichtung (S, S₂) eine lichtempfindliche 35 Photonen eingeschaltet wird, sowie durch eine an Halbleiterdiode ist. das lichtabgebende Bauteil anschließbare zweite Span-

3. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch ge- nungsquelle Vp₂ und ferner durch ein Steuern der kennzeichnet, daß das lichtabgebende Bauteil (P₂) Eingangsspannungen derart, daß beim Abschalten eine lichtabgebende Halbleiterdiode ist. der ersten Spannungsquelle Kp₁ gleichzeitig die zweite

4. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch ge- 40 Spannungsqueile an das lichtabgebende Bauteil P₂ kennzeichnet, daß die lichtempfindliche Halb- angeschaltet und damit die lichtempfindliche Halbleitervorrichtung (S, S₂) zwischen Basis und KoI- leitervorrichtung S, S₂ eingeschaltet und der Tranlektor des Transistors liegt. sistor rasch abgeschaltet wird.

5. Vorrichtung nach einem oder mehreren der Die Erfindung beruht also auf der grundsätzlichen Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß 45 Überlegung, den Transistor dadurch schneller zu zwischen der Basis und dem Emitter des Tran- sperren, daß gleichzeitig mit dem Abschalten eine sistors eine lichtempfindliche Halbleitervorrich- Hilfsspannung an ein lichtabgebendes Bauteil gelegt tiing (S₁) zur Erzeugung eines den Transistor wird, dessen Licht eine lichtempfindliche Halbleiterleitfähig steuernden Elektronenstroms durch des- vorrichtung, die galvanisch vom Steuerkreis der sen Basis vorhanden ist, daß dieser Halbleiter- 50 Schaltvorrichtung getrennt ist, veranlaßt, einen den vorrichtung benachbart ein weiteres lichtabge- Transistor sperrenden Elektronenstrom in dessen bendes Bauteil (P₁ in Fig. 6) zum Einschalten Basis zu schicken.

dieser lichtempfindlichen Halbleitervorrichtung (S₁) Ohne den Vorteil der galvanischen Trennung von

vorgesehen ist, und daß die erste Spannungs- Schalt- und Steuerkreis einzubüßen, der bei Verwen-

quelle (Kp₁ in Fig. 6) an dieses lichtabgebende 55 dung eines lichtempfindlichen Transistors gemäß

Bauteil anschließbar ist. der bekannten Schaltvorrichtung gegeben ist, kann

6. Vorrichtung nach einem oder mehreren der ein normaler Transistor über eine weitere lichtempvorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, findliche Halbleitervorrichtung an seiner Basis und daß die beiden Spannungsquellen (V_Pu Vp₂) aus ein dieser benachbartes, weiteres lichtempfindliches einer einzigen Wechselspannungsquelle (V> in 60 Bauteil im Steuerkreis leitfähig gemacht werden. Bei Fig. 8) ableitbar sind. einem bevorzugten Ausführungsbeispiel der Erfindung ist demgemäß zwischen der Basis und dem Emitier des Transistors eine lichtempfindliche Halbleitervorrichtung zur Erzeugung eines den Transistor

Die Erfindung betrifft eine elektronische Schalt- 65 leitfähig steuernden Elektronenstroms durch dessen

«richtung mit einem im Schalterbetrieb arbeitenden Basis vorhanden; dieser Halbleitervorrichtung benach-

id in einem Schallkreis liegenden Transistor, mit bart ist ein weiteres lichtabgebendes Bauteil zum Ein-

:m eine in einem Steuerkreis liegende Steuervor- schalten dieser lichtempfindlichen Halbleitervorrich-