DE2348892B2

DE2348892B2 - In einem Fernsprech-Vermittlungssystem angewendete Schaltungsanordnung mit im Vergleich zu pn-Dioden erhöhtem Verhältnis von Durchlaßleitwert zu Sperrleitwert

Info

Publication number: DE2348892B2
Application number: DE19732348892
Authority: DE
Inventors: Werner Dipl.-Ing. 8000 Muenchen Hoehne
Original assignee: Siemens AG
Current assignee: Siemens AG
Priority date: 1973-09-28
Filing date: 1973-09-28
Publication date: 1979-05-17
Also published as: DE2348892C3; DE2348892A1

Description

Die Erfindung betrifft eine Weiterbildung des Gegenstandes der Hauptanmeldung P 23 48 254.4-33.

Die Erfindung geht nämlich von einer in einem Femsprech-Vermittlungssystem angewendeten Schaltungsanordnung mit im Vergleich zu pn-Dioden erhöhtem Verhältnis von Durchlaßleitwert zu Sperrleitwert aus, bei der eine Diode die Stecke zwischen einer Hauptelektrode eines Thyristors und jener Basis dieses Thyristors überbrückt, die der anderen Hauptelektrode des Thyristors benachbart ist, wobei der Leitungstyp jener Schicht der Diode, die mit der Hauptelektrode des Thyristors verbunden ist, gleich ist dem Leitungstyp dieser Hauptelektrode, wobei die Schaltungsanordnung in Form eines in einem monolithischen Baustein integrierten Zweipols in dem Fernsprech-Vermittlungssystem als Stromventil für einen solchen Gleichstrom angewendet wird, dem zumindest zeitweise ein über das Stromventil zu übertragenden Informationen entsprechender Wechselstrom überlagert ist.

Die erfindungsgemäße Schaltungsanordnung geht bereits bei besonders kleinen Strömen der zweiten Polarität in ihren besonders niederohmigen Zustand über, indem vorgesehen ist, daß die p-Schicht der kleinflächigen Diode mit der p-Anode des Thyristors und daß die η-Schicht der Diode mit der p-Basis dieses Thyristors verbunden ist

Die Erfindung und ihre Weiterbildungen werden anhand der in F i g, 1 bis 3 gezeigten Ausführungsbeispiele erläutert, wobei
F i g. { das Prinzip der Erfindung erläutert sowie

F i g. 2 ein Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Schaltungsanordnung und

Fig.3 eine Weiterbildung der erfindungsfe-ämäßen Schaltungsanordnung, die in einen Verbindungsweg des

ι ο Fernsprech-Vermittlungssystems eingefügt ist, zeigen.

Die in F i g. 1 gezeigte, bekannte, großflächige Diode De hat in ihrem Durchlaßbereich einen besonders geringen Eigenwiderstand. Sie entspricht dem in F i g. 1 weiter gezeigten erfindungsgemäßen Aufbau der in einem Fernsprech-Vermittlungssystem angewendeten Schaltungsanordnung T/D. Die Anschlußklemmen A 1, K1 der bekannten großflächigen Diode De entsprechen daher den Anschlußklemmen A 2, K 2 der erfindungsgemäßen Schaltungsanordnung. Bei letzterer ist erfindungsgemäß die p-Schicht der kleinflächigen Diode D mit der p-Anode des Thyristors Tuber die Leitung L 2 verbunden. Ferner ist die η-Schicht der Diode D mit der p-Basis des Thyristors T über die Leitung L1 verbunden.

Wenn die erfindungsgemäße Schaltungsanordnung von ihrem undurchlässigen in ihren durchlässigen Zustand gesteuert wird, dann wird an die Anschlußklemme A 2 ein gegenüber der Anschlußklemme K 2 positives Potential angelegt. Hierdurch fließt ein Strom der zweiten Polarität über die Leitung L 2, über die Diode D, über die Leitung L 1, über die p-Basis des Thyristors Tund über die η-Kathode des Thyristors zu Anschlußklemme K 2. Dieser Strom steuert sowohl die Diode D als auch den pn-übergang zwischen der

J5 p-Basis und der benachbarten η-Kathode des Thyristors Tin den durchlässigen Zustand. Durch diesen über die Diode D fließenden Strom wird, sogar wenn dieser Strom noch ziemlich klein ist, der Thyristor Tin seinen durchlässigen Zustand gesteuert, so daß dann die Strecke zwischen der Anode und der p-Basis dieses Thyristors Tdie Diode D niederohmig überbrückt. Der Thyristor T ist nämlich am pn-übergang zwischen dieser p-Basis und η-Kathode bereits durch besonders kleine Ströme der zweiten Polarität steuerbar.

Da der Eigenwiderstand des Thyristors T im Durchlaßbereich dieses Thyristors erheblich kleiner als der Eigenwiderstand der in dem Durchlaßbereich gesteuerten Diode D ist — selbst wenn die Diode Deine gleich große pn-Übergangsfläche wie die entsprechen-

¹SH den pn-Übergangsflächen des Thyristors Taufweist — ist der Eigenwiderstand der erfindungsgemäßen Schaltungsanordnung bei Belastung mit Strömen der zweiten Polarität noch kleiner als der Eigenwiderstand einer Diode De, deren pn-Übergangsfläche etwa gleich groß

Vi wie die für die gesamte erfindungsgemäße Schaltungsanordnung T/D benötigte Fläche wäre. Falls also die erfindungsgemäße Schaltungsanordnung in ihrem niederohmigen Zustand den gleichen Widerstand wie eine gewöhnliche Diode De hätte, dann müßte diese

w) Diode De eine sehr viel größere pn-Übergangsf läehe als die erfindungsgemäße Schaltungsanordnung aufweisen. Die erfindungsgemäße Schaltungsanordnung ist also im Durchlaßbereich besonders niederohmig, und zwar sogar wenn sie mit nur ziemlich kleinen Gleichströmen der zweiten Polarität belastet wird, die den Thyristor T in seinen niederohmigen Zustand umschalten.

Bei der Belastung der erfindungsgemäßen Schaltungsanordnung mit Strömen der ersten Polarität wird

sowohl der Thyristor Tals auch die Diode D in ihren undurchlässigen Zustand gesteuert, weswegen die erfindungsgemäße Schaltungsanordnung zwar für Gleichströme der zweiten Polarität besonders niederohmig ist, für Gleichströme der ersten Polarität aber undurchlässig ist.

Ferner weist die erfindungsgemäße Schaltungsanordnung wegen ihres geringen Flächenbedarfs — insbesondere des Flächenbedarfs für ihre pn-Übergänge — vorteilhafterweise sogar einen hohen ohmschen Sperrwiderstand sowie eine sehr geringe Sperrkapazität im Vergleich zur bekannten, großflächigen — also in ihrem durchlässigen Zustand den gleichen niederohmigen Widerstand aufweisenden — Diode D auf, weswegen die erfindungsgemäße Schaltungsanordnung trotz ihrer Niederohmigkeit im Durchlaßbereich auch vergleichsweise eisien hohen Wechselstromeigenwiderstand und einen hohen ohmschen Sperrwiderstand in ihrem sperrenden Zustand aufweist Auch bei dieser Schaltungsanordnung ist das Verhältnis zwischen Sperrwiderstand und Durchlaßwiderstand größer i;nd damit günstiger als bei einer gewöhnlichen Diode De.

Bei einem Ausführungsbeispiel zeigte sich, daß der Eigenwiderstand des Thyristors T im Durchlaßbereich ca. 1 Ohm, hingegen der Eigenwiderstand der Diode D im Durchlaßbereich ca. 100 Ohm beträgt, wenn beide etwa die gleiche Fläche ihrer pn-Übergänge aufweisen, so daß der Eigenwiderstand der erfindungsgemäßen Schaltungsanordnung im Durchlaßbereich ca. 1 Ohm beträgt. Die bekannte Diode De müßte also in diesem Beispiel eine ca. lOOfach größere Flächen aufweisen, als die Fläche der Diode D in der erfindungsgemäßen Schaltungsanordnung T/D beträgt. Der Sperrwiderstand wird hier im wesentlichen durch die einander parallel geschalteten Widerstände der Diode D und des pn-Überganges zwischen der η-Basis und der p-Anode des Thyristors Tbestimmt.

In einer Weiterbildung der Schaltungsanordnung nach der Erf^;ndung ist bei den Anschlußklemmen A 2, K 2 jeweils eine Stromquelle Q gleicher Polarität angebracht, vgl. F i g. 3. Diese Weiterbildung eignet sich besonders zur Verwendung in einem Verbindungsweg des Fernsprech-Vermittlungssystems, indem man dort die Schaltungsanordnung mit den beiden Stromquellen in Längsrichtung im Verbindung*, veg einfügt. Die beiden Stromquellen Q dienen hier in an sich bekannter Weise zur Einspeisung des Gleichstroms in den Verbindungsweg, vgl. auch die Hauptanmeldung/das Hauptpatent, F i g. 3 u;:d deren Beschreibung. Die erfindungsgemäße Weiterbildung bewirkt wegen ihres besonders geringen Eigenwiderstandes der Schaltung T/D in deren Durchlaßbereich besonders geringe Verluste des eingespeisten Gleichstromes und des darüber fließenden Sprechwechselstromes, und zwar vorteilhafterweise selbst dann, wenn der über die Schaltung T/D fließende Gesamtstrom ziemlich kiein ist, weil die Schaltung T/D schon bei geringen Strömen der zweiten Polarität in ihren besonders niederohmigen Zustand gesteuert wird. Dieser geringe Gleichstrom-

lu Eigenwiderstand der Schaltung T/D der Weiterbildung kommt insbesondere dann gut zur Geltung, wenn gleichzeitig der Wechselstromwiderstand der beiden Stromquellen Q möglichst groß ist, damit auch die durch diese Weiterbildung verursachten Verluste an Wechsel-Stromenergie gering sind. Hierzu kann man die beiden Stromquellen Qz. B. als leitende, in ihrem Sättigungsbereich gesteuerte Transistoren ausbilden, vgl. auch hierzu die Beschreibung der Hauptanmeldung des Hauptpatentes sowie die Beschreibung der entsprechenden Transistoren in der DE-OS 20 64 117.

In F i g. 2 ist eine in integrierter Technik hergestellte Schaltungsanordnung nach der Erfindung gezeigt, welche in einem monolithischen Baustein B, dessen geerdete oder an Gleichspannung E gelegte Trägerplatte p-doiiert ist, untergebracht ist. Die Diode D und der Thyristor Tsind über die Leitungen Li, L 2 miteinander in der F i g. 1 angegebenen Weise verbunden. Die Leitungen L 1, L 2 und auch die Anschlüsse K 2, .4 2 sind jeweils nur schematisch angedeutet, um die Übersicht-

jo lichkeit der Fig. 2 zu verbessern. Bei der Herstellung der erfindungsgemäßen Schaltungsanordnung in integrierter Technik wirkt sich insbesondere der geringe Platzbedarf vorteilhaft aus.
Oft ist es vorteilhaft, wenn die erfindungsgemäße

Ji Schaltungsanordnung rasch von ihrem einen Zustand in ihren anderen Zustand umschaltbar ist. Dies kann z. B. durch Eindiffundieren von geeignetem Dotiermaterial, wie z. B. von Goldatomen, in sämtliche p- und η-Schichten des Thyristors Tund der Diode D erreicht werden, wodurch die Umschaltgeschwindigkeit dieser Schaltungselemente und damit die Umschaltgeschwindigkeit der erfindungsgemäßen Schaltungsanordnung erhöht wird. Dadurch wird insbesondere erreicht, daß der besonders niederohmige Zustand der Schaltungsan-

·)) Ordnung sehr rasch nach Beginn der Belastung mit einem Gleichstrom der zweiten Polarität auftritt und daß der hochohmige Zustand dieser Schaltungsanordnung sehr rasch nach Beginn der Belastung mit einem Strom der ersten Polarität auftritt.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. In einem Fernsprech-Vermittlungssystem angewendete Schaltungsanordnung mit im Vergleich zu pn-Dioden erhöhtem Verhältnis von Durchlaßleitwert zu Sperrleitwert, bei der eine Diode die Strecke zwischen einer Hauptelektrode eines Thyristors und jener Basis dieses Thyristors überbrückt, die der anderen Hauptelektrode des Thyristors benachbart ist, wobei der Leitungstyp jener Schicht der Diode, die mit der Hauptelektrode des Thyristors verbunden ist, gleich ist dem Leitungstyp dieser Hauptelektrode, wobei die Schaltungsanordnung in Form eines in einem monolithischen Baustein integrierten Zweipols in dem Fernsprech-Vermittlungssystem als Stromventil für einen solchen Gleichstrom angewendet wird, dem zumindest zeitweise ein über das Stromventil zu übertragenden Informationen entsprechender Wechselstrom überlagert ist, nach HauptanmeMung P 23 48 254.4-33. dadurch gekennzeichnet, daß die p-Schicht der kleinflächigen Diode (D) mit der p-Anode des Thyristors (T) und daß die η-Schicht der Diode (D) mit der p-Basis dieses Thyristors f7? verbunden ist.

2. Schaltungsanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß in ihr ihre erste Anschlußklemme (K 2) bzw. die Anode des Thyristors und ihre andere, zweite Anschlußklemme (A 2) bzw. die Kathode des Thyristors jeweils mit einer Stromquelle gleicher Polarität (Q) verbunden ist (F i g. 3).

3. Schaltungsanordnung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß bvide Stromquellen (Q) jeweils einen hohen Wechselstrvjminnenwiderstand aufweisen.

4. Schaltungsanordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Diode (D) und/oder der Thyristor (T) mit einem die Umschaltgeschwindigkeit vergrößernden Dotiermaterial, wie z. B. Gold, dotiert ist.