DE1762461B2 - Elektronische Schaltvorrichtung - Google Patents
Elektronische SchaltvorrichtungInfo
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Description
lung vorgesehen, und die erste Spannungsquelle ist Zeit, bis er talsächlich sperrt, wie dies durch die
an dieses lichtabgebende Bauteil anschließbar. abnehmende Ausgangsspannung Voui (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 Vouu 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 Vout 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
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 Vin. 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
VOut 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-
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
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
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 Vin. 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 VPl 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
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 Vtn. 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)
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.
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 (VPl) 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 (VPu 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-
Applications Claiming Priority (2)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
US67096767A | 1967-09-27 | 1967-09-27 | |
US67096767 | 1967-09-27 |
Publications (3)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
DE1762461A1 DE1762461A1 (de) | 1971-01-28 |
DE1762461B2 true DE1762461B2 (de) | 1972-11-02 |
DE1762461C3 DE1762461C3 (de) | 1976-02-05 |
Family
ID=
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
NL162275C (nl) | 1980-04-15 |
FR1570303A (de) | 1969-06-06 |
NL6809001A (de) | 1969-03-31 |
GB1222014A (en) | 1971-02-10 |
US3476941A (en) | 1969-11-04 |
DE1762461A1 (de) | 1971-01-28 |
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Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
C3 | Grant after two publication steps (3rd publication) | ||
E77 | Valid patent as to the heymanns-index 1977 | ||
8339 | Ceased/non-payment of the annual fee |