DE2951293A1

DE2951293A1 - Elektronischer schaltkreis zur steuerung der elektrischen energieuebertragung von einer wechselspannungsquelle zu einer last

Info

Publication number: DE2951293A1
Application number: DE19792951293
Authority: DE
Inventors: Thomas E Hendrickson; B Hubert Pinckaers; Thomas C Spindler
Original assignee: Honeywell Inc
Current assignee: Honeywell Inc
Priority date: 1978-12-26
Filing date: 1979-12-20
Publication date: 1980-07-10
Also published as: FR2445662A1; GB2039429A

Description

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf einen elektronische¹¹ Schaltkreis nach dem Gattungsbegriff des Anspruches 1, durch welchen elektrische Leistung von einer Wechselspannungsquelle zu einer Last übertragen wird.

Bislang sind verschiedene Festkörpereinrichtungen als Schalter in solchen Schaltkreisen benutzt worden. Beispielsweise wurden planare bipolare Leistungstransistoren verwendet, wobei jedoch derartige Einrichtungen von Hause aus nicht in zwei Richtungen Strom führen und darüberhinaus auch im voll durchgeschalteten Zustand einen mehr oder wenig hohen Leistungsverbrauch aufweisen. Zurvollen Durchschaltung erfordern bipolare Leistungstransistoren einen nicht vernachlässigbaren Basistrom, d.h. einen Steuerstrom für hohe Lastströme. Ferner weisen sie die Eigenschaft auf, daß ihr Arbeitspunkt temperaturabhängig ist.

Zur Steuerung der Leistungsaufnahme aus Wechselspannungsquellen werden üblicherweise auch Thyristoren verschiedenster Art verwendet, wie beispielsweise gesteuerteSiliziumgleichr.ichter und Triacs. Derartige Thyristoren sind Schalteinrichtungen, die primär in Steuerschaltkreisen für Wechselspannungsquellen aufgrund der Tatsache verwendet werden, daß sie in der Lage sind, relativ große Leistungen schalten zu können. Ein Vorteil derartiger Einrichtungen gegenüber bipolaren Leistungstransistoren liegt darin, daß sie eine relativ kleine elektrische Steuerleistung an ihrer Steuerelektrode unabhängig davon erfordern, ob sie sich im ein- oder ausgeschalteten Zustand befinden.

Ein Thyristor besitzt jedoch auch verschiedene Nachteile. So ^ist er beispielsweise ein Verriegelungsschalter, d.h. erkann nicht durch ein Steuersignal abgeschaltet werden₍wenn er einmal eingeschaltet ist. Ferner kann er durch ausgeprägte Spannungsspitzen eingeschaltet ,werden ,ohne daß irgendeine Steuerung an seinem Steueranschluss erfolgt. Der Steueranschluss'kann in vielen Fällen nicht auf einfache und billige Weise von dem Lastschaltkreis elektrisch isoliert werden,und es sind große Triggerströme erforderlich₍um die Thyristoren einzuschalten.

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Schließlich kann ein Thyristor nicht auf einfache Weise zusammen mit anderen Schaltkreiskomponenten in einem monolithisch integrier ten» Schaltkreis gebildet werden, was auf seinen Aufbau und seine Wärmeabgabe zurückzuführen ist.

Es besteht somit die Forderung nach besseren Steuereinrichtungen, um die Leistungsübertragung zwischen einer Wechselspannungsquelle und einer Last zu steuern. Besonders erwünscht wäre eine Einrichtung, die zusammen mit anderen Schaltkreiskomponenten leicht monolithisch integriert werden kann, wobei zumindest einige dieser Schaltkreiskomponenten für die Steuerung der Leistungsübertragung von der Wechselspannungsquelle zu der Last verwendet werden können. Eine solche Einrichtung sollte trotz beträchtlicher Lastströme einen nicht zu großen Widerstand im durchgeschalteten Zustand aufweisen und sie sollte eine Struktur besitzen, die eine einfache Herstellung in Form eines integrierten Schaltkreises gestattet. Ferner sollte diese Einrichtung eine Stromführung in beiden Richtungen ermöglichen, sofern durch den Schaltkreis kein Gleichrichtereffekt gefordert wird.

Feldeffekttransistoren besitzen viele der zuvor erwähnten Eigenschaften, wobei sie insbesondere im durrchgeschalteten Zustand einen sehr symetrischen bidirektionalen Stromfluss gestatten. Dies trifft mit Sicherheit für Metalloxyd-Halbleiter-Feldeffektransistoren (MOSFET) zu, welche den Vorteil besitzen, daß ihre Steuerelektroden sehr gut gegenüber den Kanalbereichen elektrisch isoliert sind. Diese Isolation ist hilfreich bei dem Aufbau eines Schaltkreises aus Feldeffektransistoren und anderen Schaltkreiskomponenten in monolithisch integrierter Form, wobei der so gebildete integrierte Schaltkreis mit einer Wechselspannungsquelle zusammenarbeitet. Derartige Schaltkreise müssen den Betrieb der anderen Schaltkreiskomponenten ebenso wie die Steuerung des die Leistungsübertragung bewirkenden Feldef fektransistors ermöglichen.

Feldeffektransistoren werden gesteuert, indem die Spannung

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zwischen der Steuerelektrode und einem als Quelle dienenden Kanalbereich entsprechend gesteuert wird. Schwierigkeiten treten in * derartigen Schaltkreisen bei der Verwendung eines Feldeffekt- , transistors auf, wenn die Leistungsübertragung von einer Wechsel- <-

zu
spannungsquelle+einer Last gesteuert werden soll, da die beiden Kanalbereiche eines solchen Feldeffektransistors abwechselnd als Quelle arbeiten.

Es ist die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, einen elektronischen Schaltkreis anzugeben, durch den die zuvor erwähnten Schwierigkeiten vermieden werden. Die Lösung dieser Aufgabe gelingt gemäß der im Anspruch 1 gekennzeichneten Erfindung. Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind den Unteransprüchen entnehmbar.

Anhand von in den Figuren der beiliegenden Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispielen sei die Erfindung im folgenden näher beschrieben. Es zeigen:

Fig. 1 einen erfindungsgemäßen Schaltkreis in seiner grundlegenden Form;

eine Modifikation des Schaltkreises gemäß Fig.1;

einen Steuerschalter für die Verwendung in dem Schaltkreis gemäß Figur 1;

parasitäre Komponenten eines Feldeffektransistors;

eine Modifikation des Schaltkreises gemäß Fig.! unter Verwendung von parasitären Dioden;

eine Weiterentwicklung des Schaltkreises gem. Fig.5,bei welcher ein Gleichrichter eine Vorspannung erzeugt;

Fig. 7 eine Weiterentwicklung des Schaltkreises gem. Fig.6 mit einem Steuerschaltkreis;

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Fig.	2
Fig.	3
Fig.	4
Fig.	5
Fig.	6

Fig.8 eine Weiterentwicklung des Schaltkreises gemäß Figur 5 mit der Verwendung eines parasitären Kondensators;

Fig.9 eine Weiterentwicklung des Schaltkreises gemäß Fig. 1 unter Verwendung eines parasitären Kondensators;

Fig.10 einen Schaltkreis mit mehrere FeIdeffektransistoren zur Verwendung bei höheren Spannungen;

Fig.11 eine Weiterentwicklung des Schaltkreises gemäß Figur 6 mit einem Steuerschaltkreis und Nebenschluss-Feldeffektransistoren;

Fig.12 eine Weiterentwicklung des Schaltkreises gemäß Fig. 8 unter Verwendung von Nebenschluss-Feldeffektransistoren; und

Fig.13 eine weitere Weiterbildung des Schaltkreises gemäß Fig. 8 unter Verwendung von Nebenschluss-Feldeffektranssistoren und eines modifizierten Steuerschaltkreises.

Figur 1 zeigt einen ersten Schaltkreis mit einem Leistungsschalter. Die primäre eistungssteuernde Einrichtung ist ein Feldeffektransistor 10, der den Leistungsfluss von einer Wechselspannungsquelle 11 zu einer Last 12 steuert, wobei die Last der Einfachkeit halber als Widerstand dargestellt ist, aber eine reaktive Komponente besitzen kann.

Der Feldeffektransistor 10 stellt einen p-Kanal-Feldeffektransistor vom Anreicherungstyp dar, wobei jedoch auch ein funktionell

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äquivalenter Feldeffektransistor vom Anreicherungstyp verwendet werden kann, wenn dies sich bei der Herstellung des monolithisch integrierten Schaltkreises ergibt.

Der Feldeffekttransistor 10 besitzt eine Offenschaltkreis-Substratelektrode 13, eine Steuerelektrode 14 und zwei Elektroden 15 und 16,die den Kanalbereich des Feldeffekttransistors 10 bilden una*onm'sehen Kontakten an einen elektrischen Kreis angeschlossen werden können, der einen bestimmten Strom führt. Wenn sich die Polarität der Stromversorgungsquelle 11 ändert, dient die Elektrode 15 wechselweise als Quelle und Senke in dem Schaltkreis gemäß Figur 1 und die Elektrode 16 übernimmt jeweils die entgegengesetzte Rolle.

Zwei Dioden 17 und 18 verbinden die Anschlusselektroden 15 und des Feldeffektransistors 10 über einen Widerstand 19 mit der Steuerelektrode 14. Jede Elektrode 17 und 18 führt einen kleinen Leckstrom in Sperrichtung solange eine in Sperrichtung angelegte Vorspannung nicht den Durchbruchwert erreicht. Der Wert des Widerstandes 19 ist unkritisch und beträgt typischerweise beispielsweise ein ΜΛ . Eine Gleichspannungsquelle 21 ist in Reihe zu einem Schalter 20 geschaltet, wobei diese Reihenschaltung dem Widerstand 19 wiederum parallel geschaltet ist.

Um die Wirkungsweise dieses Schaltkreises zu verstehen, sei zunächst der Fall betrachtet, bei dem der Schalter 20 geöffnet ist und die Lastseite der Wechselspannungsquelle 11 bezogen auf die andere Seite einen positiven Wert aufweist. In diesem Fall verhindert der Schaltkreis eine nennenswerte Leistungsabgabe aus der Spannungsquelle 11 an die Last 12, da der Feldeffekttransistor 10 ausgeschaltet ist. Die Elektrode 15 dient als Quelle während die Elektrode 16 die Senke bildet. Wenn der Feldeffekttransistor 10 eingeschaltet werden soll, so muss die Steuerelektrode 14 gegenüber der Anschlusselektrode 15 auf ein Potential gebracht werden, das um soviel negativer ist, daß

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die Durchbruchspannung des Feldeffekttransistors 10 erreicht wird. Im betrachteten Fall bleibt bei geöffnetem Schalter 20 der Feldeffektransistor 10 gesperrt, da die Steuerelektrode nur um den Spannungsabfall der Diode 17 negativer als die Anschlusselektrode 15 ist, wobei die Anschlusselektrode hinsichtlich ihres Potentials der positiven Spannung der Spannungsquelle 11 folgt. Es fließt ein Steuerelektroden-Leckstrom über die Diode 17 und den Widerstand 19 der den Steuerelektrodenkondensator des Feldeffektransistors 10 auflädt, wobei dieser Leckstrom aufgrund des sehr hohen Eingangswiderstandes des Feldeffekttransistors 10 sehr klein ist. Ferner ziehen die Diode und der Steuerelektrodenkondensator den zuvor erwähnten Leckstrom der Diode 18, die in Sperrichtung vorgespannt ist und ansonsten keine Rolle bezüglich des Schaltkreises bei diesem positiven Halbzyklus der Versorgungsspannung spielt. Der sich ergebende Spannungsabfall über der Diode 17 ist geringer als die Schwellwertspannung des Feldeffektransistors 10, so daß dieser ausgeschaltet bleibt.

Wenn sich die Polarität der Spannung auf der Lastseite der Wechselspannungsquelle 11 verändert, so daß eine negative Spannung an der Anschlußelektrode 15 in Bezug auf die Anschlußelektrode 16 auftritt, wird die Anschlußelektrode 16 zur Quelle und die Anschlußelektrode 15 zur Senke. Um jetzt den Feldeffektransistor 10 einzuschalten, muß" die Steuerelektrode 14 um wenigstens die Schwellwertspannung des Feldeffektransistors 10 negativer als die Anschlußelektrode 16 werden. Bei geöffnetem Schalter 20 ist aber die Steuerelektrode 14 nicht mehr als einen Diodenspannungsabfall negativer als die Anschlußelektrode 16, was auf die Klemmspannung der Diode 18 zurückzuführen ist. Die Polarität der Steuerlektrode 14 kann sogar aufgrund des zuvor geladenen Steuerelektrodenkondensators noch etwas positiver sein, wenn dieser Kondensator über die Leckströme der Dioden 17 und 18 nicht hinreichend entladen worden ist. Die Diode 17 ist in Sperrichtung vorgespannt und besitzt außer ihrem Leckstrom in Sperrichtung bei diesem Zustand des Schaltkreises keinen

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Einfluss. Somit bleibt der Feldeffekttransistor 10 weiterhin

sich
ausgeschaltet. Es ergibt*somit, daß bei geöffnetem Schalter der Feldeffekttransistor 10 während des vollständigen Zyklus der Wechselspannungsquelle 11 ausgeschaltet bleibt.

Bei ausreichender Höhe der speisenden Wechselspannung und bei hinreichend kleinem Leckstrom hinsichtlich der Dioden 17 und können die Steuerelektrodenkondensatoren nach dem anfänglichen Zyklus der Wechselspannungsquelle eine mittlere Ladung aufweisen, die ausreichend ist,um beide Dioden 17 und 18 in Sperrrichtung vorgespannt zu halten, ausgenommen in den Zeitpunkten, wo die Spannungsversorgung nahezu ihren Spitzenwert erreicht. Unter diesen Umständen liegt immer eine positive Spannung an der Steuerlektrode 14 vor, die bewirkt, daß der Feldeffekttransistor 10 ausgeschaltet bleibt. Diese parasitären Kondensatoreffekte können im folgenden meistenteils außer acht gelassen werden, wenn man davon ausgeht., daß die Frequenz der Wechselspannungsquelle hinreichend gering ist, so daß sich die parasitären Kondensatoren ausreichend entladen können und die beschriebene Wirkungsweise nicht verändern.

Nun sei im Gegensatz zu vorstehenden Ausführungen der Fall betrachtet, wo der Schalter 20 geschlossen ist. Wenn die Lastseite der Wechselspannungsquelle 11 ein positives Potential aufweist, d.h. wenn die Anschlußelektrode 15 gegenüber der Anschlusselektrode 16 positiv ist, so ist die Steuerelektrode um einen Wert negativer als die Anschlußelektrode 15, der sich aus dem Spannungsabfall der Diode 17 und der von der Gleichstromquelle 21 gelieferten Spannung zusammensetzt. Wenn daher die Spannung der Gleichstromquelle 21 zwischen der wirksamen Quelle und der Steuerelektrode des Feldeffektranssistors 10 dessen Schwellwertspannung um ein ausreichendes Maß übersteigt, so wird der Feldeffekttransistor 10 in dem Schaltkreis gemäß Figur 1 bei geschlossenem Schalter 20 steil durchgeschaltet. Somit kann Leistung aus der Wechselspannungsquelle 11 über den

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durchgeschalteten Feldeffektransistor 10 an die Last 12 abgegeben werden. Die Diode 18, die in diesem Fall in Sperrichtung vorgespannt ist, beeinflusst nicht den Betrieb des Schaltkreises.

Natürlich kann eine hinreichend positive Spannung an der Steuerelektrode 14 auch bei geschlossenem Schalter 20 bestehen bleiben,fallsder parasitäre Steuerelektrodenkondensator nicht hinreichend entladen wird. In diesem Fall würde der Feldeffekttransistor 10 auch ausgeschaltet bleiben, wenn der Schalter 20 geschlossen worden ist. Wie jedoch zuvor erwähnt, können diese parasitären Kondensatoreffekte außer Betracht bleiben, wenn man davon ausgeht, daß eine hinreichend niedrige Frequenz hinsichtlich der Wechselspannungsquelle 11 verwendet wird.

Wenn sich das Potential der von der Wkchselspannungsquelle 11 gelieferten Spannung umkehrt, so ist aus der Symmetrie des Schaltkreises ersichtlich, daß der Feldeffektransisitor 10 erneut durchgeschaltet wird. Bei geschlossenem Schalter20 fließt daher ein Strom über den Feldeffektranssistor 10 während des gesamten Zyklus der Wechselspannungsquelle 11.

Es sei vermekt, daß der Schalter 20 durch einen Zweiweg-Schalter ersetzt werden kann, der die Steuerelektrode 14 entweder mit dem Widerstand 19 oder mit der Batterie 21 verbindet. Wenn dies geschieht, so kann der Widerstand 19 entfernt werden, und durch einen Kurzschluss ersetzt werden, so daß die Steuerelektrode 14 mit dem gemeinsamen Schaltungspunkt der Dioden 17 und 18 entweder direkt oder über die Batterie 21 verbunden ist.

Figur 2 zeigt eine Modifikation des Schaltkreises gemäß Figur 1_f wobei die Modifikation 2 Änderungen beinhaltet. Zunächst wird ein neuer Feldeffekttransistor 10* für den p-Kanal-Feldeffekttransistor 10 vom Anreicherungstyp gemäß Figur 1 eingesetzt. Sodann wird eine Batterie 21' in Figur 2 verwendet, die gegenüber

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der Batterie 21 in Figur 1 eine umgekehrte Polarität aufweist. Der jetzt verwendete Feldeffekttransistor 10' ist ein p-Kanal-Metalloxydhalbleiter-Feldeffektransistor vom Verarmungstyp Die Wirkungsweise des Schaltkreises gemäß Figur 2 entspricht im wesentlichen derjenigen des Schaltkreises -gemäß Figur 1 mit der Ausnahme, daß der Feldeffekttransisitor 10' nunmehr eingeschaltet ist, wenn der Schalter 20 geöffnet ist., da er im Vexarmungsmodus betrieben wird.

Im Verarmungsinodxis -wird ein Feldeffektransistor eingeschaltet, wenn die Steuerelektrode eime um die Schwellwertspannung geringere Spannung als die Quelle aufweist. Nur wenn die Steuerelektrode gegenüber der Quelle eine Spannung aufweist, die wenigstens um die Schwellwextspannung positiver ist, wird der Feldeffektransistor 1O" abgeschaltet. Wenn somit der Schalter geschlossen wird, so wird die Steuerelektrode aufgrund der Batterie 21' positiv im Hinblick auf die als Quelle wirkende Anschlußelektrode, so daß bei hinreichender Größe der Batterie-r spannung der Feldeffektransistor 10' abgeschaltet wird.

Flächen-Feldeffekttransistoren (JFET) und Metallhalbleiter-Feldeffektransistoren (MESFET) bilden grundlegende Beispiele für Feldeffekttransistoren vom Verarmungstyp Einrichtungen dieser Art arbeiten daher bei richtig gewähltem Leitfähigkeitstyp für die Kanäle in Schaltkreisen wie beispielsweise demjenigen in Figur 2.

Wenn n-Kanalanordnungen verwendet werden, so entsprechen natürlich die erforderlichen Schaltkreise den Schaltkreisen in den Figuren 1und 2, wobei jedoch alle Polaritäten umzukehren sind.

Die vorstehende Beschreibung der Wirkungsweise der Schaltkreise gemäß den Figuren 1 und 2 setzt eine hinreichend niedrige Frequenz hinsichtlich der Wechselspannungsquelle 11 voraus.

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Andernfalls können parasitäre Kondensator-, Dioden- und Widerstandseffekte im Zusammenhang mit dem die Leistung steuernden

^; Feldeffekttransistor in diesen Schaltkreisen zu einer anderen Wirkungsweise führen. Eine Möglichkeit,die Frequenz der

-' Wechselspannungsquelle anzuheben, besteht darin,den Leckstrom der Dioden in diesen Schaltkreisen durch den Nebenschluss von Widerständen zu erhöhen.

Der Schalter 20 ist der Einfachkeit halber als mechanisch .betätigter Schalter dargestellt worden. In den meisten Anwendungsnamen dieses Schaltkreises wird jedoch mit größter Wahrscheinlichkeit ein elektronischer Schalter benutzt. Figur 3 zeigt einen möglichen elektronischen Schalter für die Verwendung in dem Schaltkreis gemäß Figur 1. Der den Schalter 2O in Figur 1 ersetzende Schalter 20' umfaßt einen n-Kanal-Metalloxydhalbleiter-Feldeffekttransistor 60 vom Anreicherungstyp mit einer Senkenelektrode 61, einer Quellenelektrode 62 und einer Substratelektrode 63. Eine Eingangs-Steuersignalquelle 65 ist zwischen eine Steuerelektrode 64 und die Quellenelektrode 62 geschaltet. Ein p-Kanal-MOSFET vom Anreicherungstyp mit einer Offenschaltkreis-Substratelektrode könnte ebenfalls anstelle des Feldeffekttransistors 60 verwendet werden, wobei jedoch in diesem Fall die Steuerquelle 65 zwischen der Steuerelektrode 64 und der Senkenelektrode 61 anzuordnen wäre.

Wenn bei dem Schaltkreis gemäß Figur 3 durch die Signalquelle 65 eine Spannung geliefert wird, die hinreichend größer als die Schwellwertspannung des Feldeffektransistors 60 ist, so wird dieser durchgeschaltet und liefert aufgrund der Batterie 21 eine negative Vorspannung an die Steuerelektrode 14 des Feldeffekttransistors 10, die ausreichend ist, um diesen durchzuschalten.

Wenn die Schaltkreise gemäß den Figuren 1 bis 3 teilweise oder vollständig monolithisch integriert werden, so werden die Schaltkreiskomponenten in geeigneter Weise gebildet. Beispiels-

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weise werden die Dioden durch Metalloxyd-Halbleitertransistoren gebildet, bei denen die Senke mit der Steuerelektrode verbunden ist und die Widerstände können ebenfalls durch eine aktive Schaltkreiskomponente oder durch elektrisch isoliertes Halbleitermaterial, das als passiver Widerstand dient,gebildet werden.

Figur 4 zeigt ein detailliertes Schaltungsdiagramm des FeIdeffektransistors 10 mit einer beträchtlichen Anzahl von wirksamen parasitären Komponenten in konzentrierter Form, wobei aufgrund der Struktur des Feldeffektransistors 10 diese Komponenten alle wirkungsmäßig vorhanden sind. Diese parasitären Komponenten sind bei einem leistungssteuernden Transistor vielfach von größerer Bedeutung, da ein solcher Transistor im Vergleich zu Transistoren,die nur zur Signalsteuerung verwendet werden,relativ groß ist.

Unter den parasitären Komponenten in Figur 4 befindet sich ein Steuerelektrode/Kanal-Kondensator 22 und ein Kanal/Substrat-Kondensator 23. Zwei andere parasitäre Kondensatoren 8 und sind dargestellt und jeweils zwischen der Steuerelektrode und einem der Kanalanschlußbereiche 15 oder 16 wirksam. Es sind ferner die beiden parasitären Kanal/Substrat-Dioden 24 und 25 dargestellt, die bei dem Aufbau des Transistors 10 durch die pn-Halbleiterübergänge gebildet werden, welche zwischen den Bereichen der Quellen- und Senkenanschlüsse und dem Substrat des Transistors 10 auftreten. In einem p-Kanal-MOSFET weist beispielsweise das Substratmaterial den n-Leitfähigkeitstyp auf, während die Anschlußbereiche 15 und 16,die die Enden des Kanalbereiches in dem Transistor 10 abschließen und die als Quellen- und Senkenbereiche dienen,den p-Leitfähigkeitstyp aufweisen und durch Verunreinigungen in dem Substratmaterial durch Diffusion oder Implantierung gebildet werden.

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Ferner sind diesen pn-Ubergängen parasitäre Widerstände 26 und 27 und parasitäre Kondensatoren 28 und 29 zugeordnet. Alle diese parasitären Komponenten besitzen mehr oder weniger einen Einfluss auf das Betriebsverhalten des Feldeffektransistors 10 und somit auch auf das Verhalten des Schaltkreises,in welchem der Feldeffektransistor 10 angeordnet ist. Die Bedeutung des Einflusses hängt von den in einem solchen Schaltkreis vorliegenden Zuständen ab. Natürlich ist der Kondensator 22 wesentlich für das Einschalten des Feldeffektransistors iO_/während die anderen parasitären Komponenten normalerweise so wenig wie möglich zu der Wirkungsweise des Schaltkreises beitragen sollen.

Figur 5 zeigt eine Variante des Schaltkreises gemäß Figur 1 wobei die Dioden 17 und 18 des Schaltkreises gemäß Figur 1 in dem Schaltkreis gemäß Figur 5 durch die parasitären Dioden 24 und 25 gebildet werden, welche durch den Aufbau des Feldef fektransistors 10 vorgegeben sind und auf dem Substrat einen gemeinsamen Schaltungspunkt 13 besitzen. Um die Dioden 25 und anstelle der Dioden 17 und 18 in Figur 1 wirksam verwenden zu können, wird eine direkte elektrische Verbindung zwischen dem Substrat 13 und dem Widerstand 19 hergestellt. Unter der Annahme, daß die Frequenz der Wechselspannungsquelle nicht hoch genug ist_# um durch die parasitären Kondensatoren gemäß Figur 4 die Betriebscharakteristik des Schaltkreises zu verändern, ist die Wirkungsweise des Schaltkreises gemäß Figur 5 die gleiche wie diejenige des Schaltkreises gemäß Figur 1. Der Schaltkreis gemäß Figur 2 kann selbstverständlich in gleicher Weise modifiziert werden.

Die Schaltkreise gemäß den Figuren 1und 5 sind in der Lage, eine Wechselspannungsquelle zu steuern, wobei jedoch der Wunsch besteht auf die Batterie 21 verzichten zu können. In einigen Fällen wäre es auch wünschenswert,anstatt zweier getrennter Dioden die dem Feldeffektransistor eigenen parasitären Dioden zu verwenden.

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Figur 6 zeigt einen Schaltkreis,in welchem ein Kondensator 30 als Energiespeicher wirkt, der den den Transistor 10 steuernden Eingangsschaltkreis speist. Die parasitären Komponenten sind in Figur 6 durch die Dioden 24 und 25 gemäß den Figuren 4 und gegeben. Bei hinreichend niedriger Frequenz bilden die im Zusammenhang mit dem Transistor 10 in Figur 4 gezeigten parasitären Kondensatoren keine bedeutsamen Faktoren hinsichtlich der Wirkungsweise des Schaltkreises gemäß Figur 6. Ferner sind die Leckwiderstände 26 und 27 gemäß Figur 4 gewöhnlich hinreichend groß, so daß sie ohne Bedeutung für die Betriebsweise dieses Schaltkreises sind. Die Steuerelektrode 14 des Feldeffekttransistors 10 ist an einen Schalter 32 angeschlossen, dessen anderer Anschluß mit jeder Seite des Kondensators 30 verbunden werden kann. Der Kondensator 30 ist zwischen dem Substratanschluss 13 und einer Diode 31 angeordnet, wobei die Diode 31 an den gemeinsamen Schaltungspunkt von Wechselspannungsquelle 11 und Last: 12 angeschlossen ist.

Die einzige Spannungsquelle,die zum Betrieb des Schaltkreises gemäß Figur 6 verwendet wird, ist die Wechselspannungsquelle Die Wechselspannungsquelle 11 liefert nicht nur die Leistung für die gesteuerte übertragung zu der Last 12, was durch geeignete Aktivierung des Schalters 32 geschieht, sondern ebenfalls die in dem Kondensator 30 zu speichernde Energie,um die anderen für die Steuerung des Feldeffektransistors 10 verwendeten Komponenten zu betrieben. Selbstverständlich könnte eine getrennte Spannungsversorgung anstelle des Kondensators 30 verwendet werden, wobei ein Schaltkreis,bei welchem dies erforderlich ist, weiter unten beschrieben wird.

Wenn im Betrieb der Schalter 32 die Steuerelektrode 14 mit der Substratseite des Kondensators 30 verbindet, so lädt die Wechselspannungsquelle 11 den Kondensator 30. Diese Ladung erfolgt, wenn die nicht mit der Last 12 verbundene Seite der Wechselspannungsquelle 11 einen positiven Wert aufweist. In

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diesem Fall fließt ein Ladestrom über den Kanalanschlussbereich 16, die parasitäre Diode 25, den Kondensator 30 und die Diode 31, wobei der Kondensator 30 aufgeladen wird. Wenn die Wechselspannungsquelle 11 ihre Polarität ändert, so fließt kein Strom über den Kondensator 30, da in diesem Fall die Diode 31 in Sperrichtung gepolt ist. Ferner erfolgt nur eine geringe Entladung des Kondensator 30 auf Grund der Sperrung aller Dioden einschließlich der parasitären Dioden zwischen der positiven und negativen Seite des Kondensators 30. Die einzige Entladung des Kondensators 30 erfolgt in diesem Fall aufgrund der geringen Leckströme über die nicht dargestellten Leckwiderstände mit großem Wert.

In dieser Situation ist der Feldeffektransistor 10 vollständig gesperrt aufgrund des Kurzschlussesjder zwischen der Steuerelektrode 14 und dem Substrat 13 durch den geschlossenen Schalter 32 auftritt. Das Potential an der Steuerlektrode 14 folgt demjenigen des Substrates, wobei sich dessen Potential immer bis auf den Spannungsabfall einer der parasitären Dioden 24 oder 25 auf dem Potential der positiven Seite der Wechselspannungsquelle 11 befindet. Somit wird die Schwellwertspannung des Feldeffekttransistors 10 niemals durch die Spannung überschritten, die zwischen der Steuerelektrode 14 und dem jeweils positiven Anschlussbereich 15 bzw.16 auftritt.

Wenn die Stellung des Schalters 32 geändert wird, um die negativ aufgeladene Seite des Kondensators 32 mit der Steuerelektrode zu verbinden, so wird der Feldeffekttransistor 10 eingeschaltet. Die Durchschaltung erfolgt, da die Steuerelektrode 14 durch.die über dem Kondensator 30 auftretende Spannung negativ in Bezug auf das Substrat gehalten wird. Aufgrund der parasitären Dioden 24 und 25 befindet sich zu diesem Zeitpunkt das Potential des Substra tes immer noch auf einem Wert, der sich von dem positiven Spannungswert einer Seite der Wechselspannungsquelle 11 nur um den Spannungsabfall einer Diode unterscheidet. Infolgedessen wird die Steuerlektrode des Feldeffekttransistors 10 auf negativem Poten-

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tial gegenüber dem als Quelle wirkenden positiven Kanalanschlussbereich 15 bzw. 16 gehalten. Bei einer ausreichenden Spannung über dem Kondensator 30 wird in diesem Fall der Feldeffekttransistor 10 vollständig durchgeschaltet. Eine ausreichende Spannung hinsichtlich des Kondensators 30 hängt von einem entsprechenden Spitzenwert der Ausgangsspannung der Wechselspannungsquelle 11 ab.

Es sei darauf verwiesen, daß der Auftritt irgendeiner Entladung des Kondensators 30 über die in Figur 6 nicht dargestellten Leckwiderstände, welche die parasitären Dioden 24 und 25 überspannen, keinen Unterschied hinsichtlich der Arbeitsweise des Schaltkreises hervorrufen. Dies ist darauf zurückzuführen, daß die Wechselspannungsquelle 11 den Kondensator 30 bei jedem Halb-· Zyklus, während dem die nicht mit der Last 12 verbundene Seite der Spannungsquelle 11 positiv ist, erneut aufladet. Die Ladestrecke wird hierbei wieder über die parasitäre Diode 25 und die Diode 31 gebildet.

Der Schaltkreis gemäß Figur 6 liefert somit ein Beispiel für einen Schaltkreis, bei dem die Leistungsübertragung von der Wechselspannungsquelle 11 zu der Last 12 in einfacher Weise gesteuert wird,, indem der Schalter 32 die Steuerelektrode 14 mit der einen oder der anderen Seite des Kondensators 30 verbindet. Für die Ansteuerung der Steuerelektrode des Feldeffektransistors 10 ist hierbei keine weitere Leistungsquelle in Form einer Batterie erforderlich. Die Steuerleistung für die Steuerelektrode wird durch die Wechselspannungsquelle 11 geliefert, wobei der Kondensator 30 die Funktion der Batterie übernimmt.

Bestimmte Modifikationen dieses Schaltkreises sind ebenfalls möglich. Zunächst kann durch Hinzufügung einer Diode 33 der Kondensator 30 bei jedem Halbzyklus der Wechselspannungsquelle 11 geladen werden, sofern die Diode 31 ebenfalls beibehalten wird. Die Diode 31 kann jedoch ebenfalls entfernt werden, wobei der Schaltkreise seine Funktionsfähigkeit beibehält, jedoch nicht so befriedigend wie im Falle des Vorhandenseins der Diode 31.

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Bei alleiniger Benutzung der Diode 33 entsteht eine Schwierigkeit, da hierbei der Feldeffektransistor 10 nicht immer vollständig durchgeschaltet ist, wenn der Schalter 32 mit der negativen Seite des Kondensaters 30 verbunden ist. Dies ist darauf zurückzuführen, daß die erneute Aufladung des Kondensators 30 bei irgendwelchen Ladungsverlusten aufgrund von Leckströmen nicht stattfinden kann, solange der Feldeffekttransistor 10 nicht ausreichend abgeschaltet ist, so daß ein Spannungsabfall von wenigen Volt über diesem entstehen kann.Bis dies bei einer Schaltungsanordnung mit alleiniger Verwendung der Diode geschieht, besitzt der Feldeffektransistors 10 einen so geringen Spannungsabfall über seiner Kanalstrecke, daß kein Ladestrom in der Lage ist, über die parasitären Diode 24 zur Aufladung des Kondensators 30 zu fließen.

Das gleiche Problem tritt auf, wenn die Last 12 durch die Last 34 ersetzt wird. Es sei jedoch darauf verwiesen, daß ein solcher Schaltkreis betriebsfähig ist. Der von der Wechselspannungsquelle 11 der Last 34 zugeführte Strom nimmt aber gegenüber dem Fall, wo der Feldeffektransistor 10 vollständig durchgeschaltet bleibt,etwas ab und der Leistungsverlust in dem Transistor steigt an. Die Verwendung der Last 34 anstelle der Last 12 erfordert ebenfalls einen Anfangsstrom während des ersten Halbzyklus nach der Betätigung des Schalters 32,um den Feldeffekttransistor 10 einzuschalten, wobei dieser anfängliche Strom über die Last 34 den Kondensator 30 auflädt. Andere mögliche Lastanordnungen sind durch die Lastwiderstände 35 und 36 vorgegeben.

Figur 7 zeigt einen zu dem Schaltkreis gemäß Figur 5 äquivalenten Schaltkreis, wobei jedoch der Schalter 32 elektronisch verwirklicht ist. Teile des Schaltkreises gemäß Figur 6 sind in einer Form dargestellt, die einschließlich des Schalters für eine monolithische Integration geeignet ist. Die Diode 33 ist als ein p-Kanal-MOSFET dargestellt, der mit seiner Steuerelektrode mit einem Kanalanschluss verbunden ist, um die Charakteristik einer Diode zu erzeugen. Dieser p-Kanal-MOSFET

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kann zusammen mit dem Feldeffektransistor 10 und den p-Kanal-MOSFETS 41 und 42 in dem Schalter 32 in dem monolithisch integrierten Substrat gebildet werden. Die Diode 31 kann jedoch nicht als ein p-Kanal-MOSFET in dem gleichen monolithisch integrierten Schaltkreischip gebildet werden, wobei ihr Substrat elektrisch an das Substrat der anderen Transistoren angeschlossen wäre, was zu einer zerstörenden gegenseitigen Beeinflussung führen würde. Die Diode 31 ist daher eine gewöhnliche Halbleiterdiode mit pn-übergang. Andererseits kann die Diode 31, wie zuvor beschrieben, alleine ohne die Diode 33 verwendet werden, wenn kein Stromfluss durch die Last 12 und keine teilweise Abschaltung des Transistors 10 in der Zeit erwünscht ist, wo der Feldeffektransistor 10 ansonsten durchgeschaltet ist. Natürlich kann die Diode 33 alleine ohne die Diode 31 verwendet werden, wo diese Faktoren nicht von Bedeutung sind.

Das Substrat der Diode 31 kann mit dem Substrat der anderen Transistoren in Figur 6 gemeinsam sein, auch wenn die Diode 31 durch einen Feldeffektransistor gebildet wird, wenn die Last 34 anstelle der Last 12 angeordnet wird.

In dem Schaltkreis gemäß Figur 7 werden die Feldeffektransistoren 41 und 42 und der zugeordnete Steuerschaltkreis 43 alle elektrisch durch die auf dem Kondensator 30 durch die Wechselspannungsquelle 11 gespeicherte elektrische Energie gespeist. Somit sind keine weiteren Spannungsquellen für den Betrieb des Schaltkreises erforderlich, obgleich natürlich der Kondensator 30 durch eine Batterie ersetzt werden könnte. Der Skeuerschaltkreis 43 kann mit den Transistoren 10, 41 und 42 in dem monolithisch integrierten Schaltkreis gebildet werden und wird daher typischerweise mit p-Kanal-MOS-Schaltkreiskomponenten aufgebaut. Der Steuerschaltkreis 43 enthält die elektronischen oder elektromechanischen Komponenten bzw. Sensoren oder eine Kombination dieser Komponenten,die erforderlich ist, um die für die Betätigung der Feldeffektransistoren 41 und 42 benötigten Signale zu er-

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zeugen.

Im Betrieb ist hinsichtlich des Schalters 32 der Transistor 41 eingeschaltet und der Transistor 42 ausgeschaltet oder umgekehrt, was durch den Steuerschaltkreis 43 bestimmt ist, so daß diese Transistoren zusammen als ein Zweiwegschalter, wie in Figur gezeigt, arbeiten.

Figur 8 zeigt eine andere Form des Steuerschaltkreises, wobei der gesamte Steuerschaltkreis in einem einzigen monolithisch integrierten Schaltkreischip verwirklicht werden kann. Erneut ist die primäre,die Leistungsübertragung steuernde, Komponente ein p-Kanal-Feldeffekttransistor 10, dessen parasitäre Dioden 24 und 25 zusammen mit dem parasitären Steuerelektrode/Kanal-Kondensator den Schlüssel für den Betrieb des Schaltkreises bilden. Durch diese Komponenten wird die erforderliche Vorspannung gebildet,um den Transistor 10 in jenem Halbzyklus der Wechselspannungsquelle 11 zu betätigen, in welchem ein durch ein Signal gesteuerter Transistor 50 abgeschaltet wird.

Der Transistor 50 wird durch die Steuerspannungsquelle 57 gesteuert. Der Transistor 50 stellt ebenfalls einen p-Kanal-MOSFET vom Anreicherungstyp dar, obgleich er nicht notwendigerweise dem Transistor 10 entsprechen muss, da er die für die Speisung der Last 12 erforderliche Leistung nicht zu steuern braucht. Die der Struktur des Transistors 50 eigenen zwei parasitären Dioden sind angedeutet und die Steuerelektrode 53 des Transistors 50 ist an die Wechselspannungsquelle 11 angeschlossen. Die Steuerspannungsquelle 57 kann zwischen die Elektrode 52 des Transistors 50 und die Wechselspannungsquelle 11 angeschlossen werden; sie kann aber auch alternativ hierzu zwischen der Elektrode 52 und dem Substrat 13 angeordnet werden, was durch die gestrichelte Linie angezeigt ist. Das Substrat 13 des Transistor 10 ist an das Substrat 56 des Transistors 50 angeschlossen, wie dies bei einem monolithisch integrierten Schaltkreis der Fall ist. Die Steuerspannungsquelle 57 ist in

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der Lage,die Elektrode 52 des Transistors 50 von 0 . Volt auf eine negative Spannung bezogen auf die mit der Wechselspannungsquelle 11 verbundene Seite der Steuerspannungsquelle 57 umzuschalten. Diese negative Spannung muss die Schwellwertspannung des Transistors 10 überschreiten, um den Transistor 10 steil durchschalten zu können.

Um die Wirkungsweise dieses Schaltkreises zu verstehen,sei zunächst der Zustand des Transistor 50 bei aufeinanderfolgenden Halbzyklen der Wechselsp_anungsquelle 11 betrachtet. Wenn der obere Anschluss der WechselSpannungsquelle 11 positiv ist, so wird die Steuerelektrode des Transistor 50 mit der positivsten Spannung innerhalb des Schaltkreises beaufschlagt und der Transistor ist daher ausgeschaltet. Wenn der oberen Anschluss der Wechselspannungsquelle 11 negativ ist, so wird die Steuerelektrode des Transistors 50 ebenfalls negativ und dieser Transistor wird durchgeschaltet.

Als nächstes sei die Spannung des Substrates 13 des Transistors 10 betrachtet. Bei aufeinanderfolgenden Halbzyklen der Wechselspannungsquelle 11 werden die zwei Kanalanschlüsse 15 und 16 des Transistors 10 abwechselnd positiv. Das Substrat 13 muß wenigstens so positiv wie der positive Kanalanschluss 15 bzw. 16 sein; in dem Fall,wo es positiver als eine dieser beiden Anschlüsse ist, muss die Spannung aufgrund der nicht dargestellten Leckwiderstände allmählich abfallen. Somit folgt die Spannung des Substrates 13, abgesehen von Umschaltperioden,dem positiveren Bereich der beiden Bereiche 15 und 16.

Es sei nun der Fall betrachtet, wo die Steuerspannungsquelle eine Spannung von ο Volt bezogen auf den unteren Anschluss der Wechselspannungsquelle 11 erzeugt. Wenn der Transistor 50 durchgeschaltet ist, so wird die gleiche Spannung von q Volt an die Steuerelektrode des Transistors 10 angelegt. Bei durchgeschaltetem Transistor 50 besitzt der obere Anschluss der Wechselspannungsquelle 11 einen negativen Wert

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und das Substrat 13 folgt daher dem Kanalanschluss 16, der, bezogen auf den unteren Anschluss der Wechselspannungsquelle 11/ ebenfalls eine Spannung von ο Volt aufweist. Auf dem parasitären Kondensator 22 wird keine erwähnenswerte Aufladung erzeugt. Da ebenfalls die Steuerelektrode des Transistors 10 sich auf der gleichen Spannung wie der am meisten positive Anschluss 15 bzw. 16 befindetest der Transistor 10 ausgeschaltet.

Beim nächsten Halbzyklus der Wechselspannungsquelle 11 ist der Transistor 50 ausgeschaltet. Der Kanalanschluss 15 des Transistors 10 bildet den positiveren Anschluss hinsichtlich der zwei Kanalanschlüsse und wirkt somit als Quelle. Die parasitäre Diode 24 hält das Substrat 13 auf der gleichen Spannung wie den Kanalanschluss 15,und der parasitäre Kondensator 22 hält die Steuerelektrode des Transistors 10 auf der gleichen Spannung, die das Substrat und somit auch der Quellen-Kanalanschluss 15 besitzt. Der Transistor 10 bleibt daher ausgeschaltet.

Im Gegensatz hierzu sei nunmehr betrachtet, was geschieht, wenn die Steuerspannungsquelle 57 eine negative Spannung, bezogen auf das untere Ende der Wechselspannungsquelle11₍ erzeugt. Wenn der Transistor 50 eingeschaltet ist, so tritt diese negative Spannung ebenfalls an der Steuerelektrode des Transistors 10 auf, und schaltet diesen Transistor durch. Die negative Spannung tritt ebenfalls auf der linken Seite des Kondensators 22 auf. Hierbei will auch die rechte Seite dieses Kondensators negativ werden, so daß die Diode 25 leitend wird und die rechte Seite des Kon densators 22 auf null Volt hält, so daß die Aufladung des Kondensators in der dargestellten Weise erfolgt. Wenn sich die Polarität der Wechselepannungsquelle 11 im nächstes Halbzyklus umkehrt, so wird der Kanalanschluss 15 zur Quelle des Transistors 10. Die Diode 24 hält das Substrat 13 auf der Spannung am Kanalanschluss 15 und der Kondensator 22 hält daher die Steuer elektrode 14 auf einer negativen Spannung , bezogen auf den Kanalanschluss 15. Hierdurch bleibt der Transistor 10 während dieses

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-25-Halbzyklus eingeschaltet.

Der Schaltkreis gemäß Figur 8 verwendet somit eine direkte Steuerung des Transistors 10 durch die Steuerspannungsquelle 57 während abwechselnder Halbzyklen, wobei der Transistor 10 während der verbleibenden Halbzyklen durch den Kondensator 22 ein- oder ausgeschaltet bleibt. Die Ladung des Kondensators 22 verändert sich nur unwesentlich während eines Halbzyklus; sie fällt jedoch beträchtlich innerhalb weniger Zyklen ab, um den Transistor 10 vollständig sperren zu können, nachdem eine Änderung der Vorspannung von einem negativen Wert auf 0 Volt erfolgt ist. Wenn sich die Vorspannung von 0 Volt auf einen negativen Wert verändert, wird natürlich die neue Ladung des Kondensators 22 sehr schnell gebildet.

Figur 9 zeigt einen ähnlichen Schaltkreis unter Verwendung eines Transistors 10' vom Verarmungstyp. Die parasitären Dioden des Transistors 10' spielen bei der Betriebsweise diesesSchaltkreises keine Rolle; stattdessen werden die zwei Dioden 17 und 18 mit den Nebenschlusswiderständen 58 und 59 und eine Batterie 54 benutzt. Die Dioden 17 und 18 können in dem Chip integriert werden.

Es können Situationen angetroffen werden, in denen die Spitzenspannung der Spannungsversorgung größer als die Durchbruchspannung ist, die beim Entwurf eines einzelnen Feldeffektransistors üblicherweise erzielt werden kann. In solchen Fällen können mehrere dieser Feldeffektransistoren in Reihe geschaltet werden, um einen Schalter für eine solche Spannungsversorgung zu bilden. Ein derartiger Reihenschaltkreis ist in Figur 10 dargestellt. Dieser Schaltkreis kann nicht in einem einzigen monolithisch integrierten Schaltkreischip gebildet werden, da die Substrate der Feldeffekttransistoren auf verschiedenen Spannungspegeln betrieben werden müssen.

Figur 10 zeigt zwei in Reihe geschaltete p-Kanal-MOSFETS 1OA und 10B vom Verarmungstyp. Jeder Transistor besitzt seinen eigenen

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Ansteuerschaltkreis. Bezüglich des Transistors TOA besteht dieser Ansteuerschaltkreis aus den beiden Dioden 17A und 18A, einer Batterie 100A und einem Widerstand 7OA. Ferner sind die Steuerelektroden der beiden Transistoren 1OA unf 1OB über entsprechende in Reihe geschaltete Widerstands-Diodenstrecken 76A-77A und 76B-77B an einen Schalter 78 angeschalossen, der mit dem gemeinsamen Schaltungspunkt der Dioden 17A und 18A verbunden ist.

Die Wirkungsweise dieses Schaltkreises ist folgende: zunächst sei betrachtet,was geöffnetem Schalter 78 geschieht. Bezüglich des Transistors 10A befindet sich der gemeinsame Schaltungspunkt der Dioden 17A und 18A auf der gleichen Spannung wie der positivere der beiden Kanalanschlüsse und die Steuerelektrode ist daher positiver als die durch die Batterie 100A gelieferte positive Spannung. Der Transistor 10A ist daher gesperrt. Der Transistor 1OB ist in gleicher Weise gesperrt. Die zwei Dioden 77A und 77B verhindern jegliche Überlagerung der Spannungen an den Steuerelektroden der beiden Transistoren.

Es sei nun betrachet, was bei geschlossenem Schalter 78 geschieht. In diesem Fall wird in dem Augenblick, wo die Spannung der Wechselspannungsquelle 11 den Wert Null aufweist, die Spannung an dem gemeinsamen Schaltungspunkt der Dioden 17A und 18A den Wert Null einnehmen, so daß die Spannung an dem gemeinsamen Schaltungspunkt der Dioden 77A und 77B ebenfalls den Wert Null aufweist. Die Widerstände 76A und 76B müssen weggelassen werden oder im Vergleich zu den Widerständen 7 5A und 75B klein genug gewählt werden, um die Spannungen an den Steuerlektroden der Transistoren 1OA unf 10B auf den Wert Null oder hinreichend nahe an den Wert Null heranzubringen, so daß sie unterhalb der Durchbruchspannung dieser Transistoren liegen.

Wenn die Spannung an dem oberen Anschluss der Wechselspannungsquelle 11 nunmehr positiv verläuft, so stellt die sich nahe dem Wert Null befindliche Spannung an den Steuerelektroden der

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Transistoren 10A und 10B sicher, daß diese durchgeschaltet werden. Wenn andererseits die Spannung an dem oberen Anschluss der Wechselspannungsquelle 11 negativ verläuft, so stellt die sich nahe dem Wert Null befindliche Spannung an der Steuerelektrode des Transistors 10A sicher, daß dieser Transistor durchgeschaltet wird. Hierdurch wird die Spannung an dem gemeinsamen Schaltungspunkt der Dioden 17A und 18B auf den Wert der Spannung an dem unteren Anschluss der Wechselspannungsquelle 11 gebracht und die sich nahe dem Wert Null befindliche Spannung an der Steuerelektrode des Transistors 10B stellt sicher, daß dieser Transistor ebenfalls durchgeschaltet wird.

Es liegt auf der Hand, daß eine ähnliche Technik bei Transistoren vom Anreicherungstyp verwendet werden kann. Wenn insbesondere die Transistoren 1OA und 10B in Figur 10 durch Transistoren vom Anreicherungstyp ersetzt werden, so müssen die Dioden 17A, 17B, 18A und 18B und die Batterien 100A und 100B entfernt werden. Die gesonderte Batterievorspannung ist bei Transistoren vom Anreicherungstyp nicht erforderlich und die Dioden können durch die den Transistoren eigenen parasitären Dioden gebildet werden. Der Schalter 78 ist nunmehr entweder mit dem Substrat des unteren Transistors 10A oder mit dem unteren Anschluss der Wechselspannungsquelle 11 verbunden und eine einzige Batterie ist in Reihe mit dem Schalter 78 geschaltet,um die Steuerelektroden der Transistoren negativ vorzuspannen,wenn der Schalter geschlossen ist.

Die einzige Batterie kann bei dieser Anordnung durch einen Dioden-Kondensator-Dioden-Reihenschaltkreis über der Wechselspannungsquelle 11 ersetzt werden, wobei die beiden Dioden so gepolt sind, daß sie leiten, wenn der untere Anschluss der Wechselspannungsquelle 11 positiv ist. Bei dieser Anordnung wird der Kondensator an der einen Belegung positiv und an der anderen Belegung negativ aufgeladen,und der Schalter 78 muß mit der negativen Belegung des Kondensators und dem Substrat des unteren Transistors 1OA verbunden werden.

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Es wird nun zu einer weiteren Betrachtung des Schaltkreises gemäß Figur 7 zurückgekehrt. Wie zuvor festgestellt worden ist, ist bislang angenommen worden, daß die Speisefrequenz niedrig ist. Die parasitären Kondensatoren gemäß Figur 4 sind daher vernachlässigt worden, wenn man einmal von dem Schaltkreis gemäß Figur 9 absieht. Wenn die Frequenz jedoch hinreichend hoch ist, so können die verschiedenen parasitären Kondensatoren gemäß Figur 4 verschiedene störende Effekte ausüben.

Betrachtet man den Schaltkreis gemäß Figur 7, so können wenigstens drei störende Schaltkreiseffekte von Bedeutung auftreten. Zunächst können bei abgeschaltetem Transistor 10 die Aufladung der parasitären Kondensatoren 19 und 20 und des Kondensators 27 zu einer bipolaren Transistorwirkung zwischen den Kanalanschlüssen 15 und 16 in Form eines wirksamen pnp-Transistors führen, der das Bestreben hat, einen mehr oder weniger leitenden Pfad zwischen den Anschlussbereichen 15 und 16 zu bilden, die elektrisch voneinander isoliert sein sollten. Zweitens kann die Ladung auf diesen parasitären Kondensatoren zu Verzögerungen bei dem Betrieb des Transistors 10 führen, da die Ladung der parasitären Kondensatoren früher bestehende Transistorzustände aufrechtzuerhalten versucht, bis diese parasitären Kondensatoren entladen worden sind. Dies kann zu einem langsamen Schaltverhalten des Transistors 10 führen, wobei dieser nur unvollständig oder überhaupt nicht auf die angelegten Steuersignale anspricht. Schließlich führt die Aufladung der parasitären Kondensatoren zu einer Spannung über diesemiwelche Spannung sich zu der Spannung der Wechselspannungsquelle 11 hinzuaddieren kann, wenn diese ihre Polarität ändert. Diese Situation kann entweder den Transsistor 10 zum Durchbruch veranlassen oder erfordert Durchbruchspannungen bezüglich des zugeordneten Transistors 10, die ungefähr zweimal so hoch wie die Spitzenspannung der Wechselspannungsquelle 11 sind.

Diese unerwünschten Effekte werden insbesondere bei der Verwendung von Transistoren mit großen physikalischen Abmessungen angetroffen, wie sie gewöhnlicherweise für die Steuerung der übertragung von beträchtlichen Leistungen aus einer Wechselspannungs-

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quelle zu einer Last erforderlich sind. Es ist daher wünschenswert, diese parasitären Effekte beseitigen zu können, und es ist ferner wünschenswert,dies auf solche Weise zu bewerkstelligen, daß eine Gleichspannung für andere Schaltkreiskomponenten zur Verfügung gestellt wird. Bei diesen anderen Komponenten handelt es sich um Steuerkomponenten für die Steuerung des die Leistung übertragenden Feldeffektransistors.

Figur 11 zeigt eine verbesserte Version des Schaltkreises geiräß Figur 7, wobei der Steuerschalter 32 in näheren Einzelheiten dargestellt ist.

In dem Steuerschaltkreis 43 steuert ein UND-Gatter 46 den Transistor 41 direkt und den Transistor 42 über einen invertierenden Transistor 47. Somit ist einer der beiden Transistoren 41 und 42 eingeschaltet und der andere jeweils ausgeschaltet.

zwei

Das Gatter 46 weist^Eingänge auf, obgleich auch bei einem bestimmten Anwendungsfall des Schaltkreises mehr Eingänge vorgesehen sein können, wobei einer der beiden Eingänge für ein externes Signal vorgesehen ist, das durch den Anwender des Schaltkreises vergegeben werden kann. Der andere Eingang des Gatters ist an weitere Schaltkreiskomponenten angeschlossen, die benutzt werden, um zu überprüfen,ob eine ausreichende Spannung über dem Kondensator 30 vorliegt,um den Schaltkreis 43 in der weiter unten erläuterten Weise zu steuern. Natürlich können andere Schaltkreiskomponenten in dem Steuerschaltkreis 43 verwendet werden, wie beispielsweise bipolare Transistoren oder auch mechanische Schalter, um die gleichen Steuerfunktionen zu erzielen.

Der Schaltkreis gemäß Figur 11 weist ein Paar von Nebenschluss-Transistoren 48 und 49 auf. Diese Transistoren werden benutzt/ um selektiv einen Nebenschluss hinsichtlich der parasitären Kondensatoren 28 und 29 herzustellen. Infolgedessen können diese Transistoren ebenfalls den Ladestrom für den Kondensator 30 liefern,um jegliche pipolare Wirkung zwischen den Anschlussbe-

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reichen 15 und 16 des Transistors 10 zu eliminieren. Die Transistoren 48 und 49 sind mit ihren Hauptkanälen den Nebenschlusskondensatoren 28 und 29 parallel geschaltet und ihre Steuerelektroden sind über Kreuz mit den Anschlüssen 16 und 15 des Feldeffekttransistors 10 verbunden.

Im Betrieb sei zunächst der Fall betrachtet, wo der Transistor 41 vollständig durchgeschaltet ist. In diesem Fall besteht ein effektiver Kurzschluss zwischen der Steuerelektrode und dem Substrat des Feldeffekttransistors 10. In diesem Fall folgt die Spannung der Steuerelektrode jeweils der Spannung des als Quelle dienenden Anschlussbereiches 15 oder 16 des Feldeffekttransistors 10. Unter diesen Umständen ist der Feldeffekttransistor 10 gesperrt.

Es sei ferner angenommen, daß die Spannung auf der Lastseite der Wechselspannungsquelle 11 positiv ist. In diesem Fall dienen die Anschlußbereiche 48a, 31a, 49b und 33b der Transistoren 48, 31,49 und 33 auf der relativ positiven Seite der Kanäle dieser Transistoren alle als Quellen bezüglich dieser Transistoren.

Da die Steuerelektroden 48c und 33c der T^ransistoren 48 und 33 in Bezug auf deren Quellenbereiche 48a und 33b negativ sind, werden diese zwei Transistoren durchgeschaltet. Die Steuerelektroden 49c und 31c der Transistoren 49 und 31 sind positiv oder ungefähr auf der gleichen Spannung wie die Quellenbereiche 49b und 31a dieser Transistoren, so daß diese Transistoren gesperrt sind. Der Transistor 48 bildet im durchgeschalteten Zustand einen wirksamen Kurzschluss der parasitären Elemente 24, 28 und 26 (Fig.4), so daß diese Komponenten unter diesen Umständen keine Wirkung besitzen. Es fließt somit ein Ladestrom über die Last 12, den Transistor 48, den Kondensator 30 und den Transistor 33, wodurch der Kondensator 30 aufgeladen wird.

Es fließt ebenfalls ein Ladestrom über die Last 12 und den Transistor 48, der den parasitären Kondensator 29 auflädt. Erneut

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fließt ein Ladestrom über den Transistor 41, derden parasitären Kondensator 8 zwischen der Steuerelektrode 14 und dem Kanalanschluss 16 des Feldeffektransistors 10 auflädt (Fig.4). In ähnlicher Weise werden die anderen parasitären Kondensatoren des Feldeffektransistors 10 ebenfalls mehr oder weniger aufgeladen. Wäre der Transistor 48 nicht vorhanden, so würde der parasitäre Kondensator 28 ebenfalls aufgeladen und die parasitäre Diode 24 würde in Durchlassrichtung vorgespannt.

Es sei darauf verwiesen, daß bei durchgeschalteten Transistoren 48 und 41 die Steuerelektrode 14 des Transistors auf der Spannung gehalten wird, die sowohl an dem Substrat 13 als auch in dem Kanalbereich 15 auftritt. Somit ist der Transistor 10 tatsächlich ausgeschaltet.

Wenn die Polarität der Wechselspannungsquelle 11 wechselt, so daß die Lastseite der Quelle 11 negativ ist, so werden die Transistoren 33 und 48 abgeschaltet und die Transistoren 31 und eingeschaltet.

Durch die Einschaltung des Transistors 49 wird die auf dem parasitären Kondensator 29 gesammelte Ladung rasch entladen. Eine solche Ladung würde anderenfalls zu einer Spannung über den Kondensator führen, welche sich zu der von der Quelle 11 gelieferten Spannung hinzuaddieren würde und die Sperrspannung über der parasitären Diode 24 vergrößern würde, so daß die Gefahr eines Durchbruchs bestehen würde. Wenn ferner die Impedanzen in der Lade- und Entladestrecke der parasitären Kondensatoren des Transistors 10 zu groß sind, so halten die durch diese Kondensatoren gespeicherten Ladungen die Steuerelektrode 14 auf relativ negativem Potential, wodurch der Transistor 10 eingeschaltet bleiben kann obwohl er ausgeschaltet sein sollte. Daher werden die Entladestrecken für diese Kondensatoren mit einer hinreichend geringen Impedanz versehen,um eine schnelle Entladung zu gestatten, so daß der Transistor 10 nicht eingeschaltet bleibt. Die entsprechenden Schaltkreise, die dies

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-32-sicherstellen, werden nachfolgend erläutert.

In dem Halbzyklus_fin welchem die Spannung auf der Lastseite der Quelle negativ ist, wird somit ein Ladestrom über die Transistoren 31 und 42 erzeugt, wodurch der Kondensator 30 geladen bleibt. Ferner fließt ein Ladestrom über den Transistor 49, um den Kondensator 28 zu laden,und es fließt ein Ladestrom über den Transistor 41 _t um den Kondensator 9 zwischen Steuerelektrode 14 und Kanalanschluss 15 zu laden (Fig.4). Die anderen parasitären Kondensatoren des Transistors 10 werden nicht geladen, da die Transistoren 41 und 49 durchgeschaltet sind.

Bei durchgeschalteten Transistoren 41 und 49 verbleibt die Steuerelektrode 14 auf einer Spannung, wie sie an dem Substrat 13 und dem Kanalanschluss 16 auftritt. Hierbei wird erneut vorausgesetzt, daß eine hinreichend rasche Ladung und Entladung der parasitären Kondensatoren des Transistors 10 erfolgt. Der Transistor 10 bleibt daher ausgeschaltet.

Es sei nun die Durchschaltung des Transistors 10 aufgrund des ausgeschalteten Transistors 41 und des durchgeschalteten Transistors 42 betrachtet, wobei die Steuerelektrode 14 des Transistors 10 negativ in Bezug auf das Substrat 13 wird.

Bei durchgeschaltetem Transistor 10 und positiver Spannung auf der Lastseite der Quelle 11 fließt ein geringer Strom durch den Transistor 33,obgleich dieser durchgeschaltet ist, so daß sich nur ein geringer Ladestrom für den Kondensator 30 ergibt. Andererseits besteht keinerlei Tendenz für eine Entladung des Kondensators 30 aufgrund der in Sperr!chtung vorgespannten parasitären Dioden 24 und 25, obgleich ein geringer Entlade-Leckstrom über die parasitären Widerstände 26 und 27 parallel zu diesen Dioden und über den Steuerschaltkreis 43 vorhanden sein mag (Fig.4). Ferner erfolgt keine Aufladung der parasitären Kondensatoren 28 und 29 durch die Quelle 11, da die Kanal-

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anschlüsse 15 und 16 nahezu die gleiche Spannung aufweisen. Andererseits sind die verbleibenden parasitären Kondensatoren 8, 9, 22 und 23 (Fig.4) des Transistors 10 alle in einer solchen Weise geladen, daß sie den Transistor 10 eingeschaltet halten wollen. Dies kann die Abschaltung des Transistors 10 durch den Steuerschaltkreis 43 in einem späteren Zeitpunkt verzögern, es sei denn, die zugeordneten Entladestrecken für diese Kondensatoren besitzen eine hinreichend niedrige Impedanz.

Wenn die Lastseite der Quelle 11 ein negatives Potential einnimmt, so sind die Transistoren 31 und 49 durchgeschaltet, wie dies bei abgeschaltetem Feldeffektransistor 10 und beim Aufbau der Versorgungsspannung der Fall war, und die Transistoren 33 und 48 sind gesperrt. Bei durchgeschaltetem Transistor 49 befindet sich der Kanalanschluss 16 auf der gleichen Spannung wie das Substrat 13. Erneut bedeutet dies bei durchgeschaltetem Transistor 42, daß die Steuerelektrode 14 des Transistors 10 um die Spannung des Kondensators 30 negativ in Bezug auf den Kanalanschluss 16 ist. Somit wird der Transistor 10 erneut durchgeschaltet.

Wie zuvor bei dem Transistor 33 fließt bei durchgeschaltetem Transistor 10 nur ein geringer Strom über den Transistor 31 ι obgleich diese ebenfalls durchgeschaltet ist, so daß nur eine geringe Aufladung des Kondensators 33 erfolgt. Erneut tritt trotz Vorspannung in Sperrichtung der parasitären Dioden 24 und

δ er
25 aufgrund'parallel geschalteten parasitären Widerstände 26 und 27 und des Steuerschaltkreises 43 eine gewisse Entladung des Kondensators30 auf.

Infolgedessen erfolgt keine Aufladung des Kondensators 30 auf eine Spannung, die während der Einschaltzeit des Transistors 10 dessen Durchbruchspannung wesentlich übersteigen würde. Wie zuvor im Zusammenhang mit Figur 6 erläutert, ergibt sich, daß der Kondensator 30 nur aufgeladen wird,wenn er einen ausreichenden Spannungsverlust bei der Abschaltung des Transistors 10 aufweist.

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Dieser Teil-Einschaltzustand des Transistors 10 kann zum Dauerzustand des Schaltkreises gemäß Figur 11 werden (obgleich es möglich ist, daß der Feldeffektransistor 10 für einen Haltezyklus insgesamt abschaltet), was zu einem Stromfluss durch die Last 12 führt, der geringer als der maximal mögliche Strom ist und einen beträchtlichen Leistungsverlust in unerwünschter Weise in dem Transistor 10 hervorruft.

Es gibt zumindest zwei Möglichkeiten,um diesen Effekt zu vermeiden, wobei eine Möglichkeit in Figur 6 dargestellt ist und eine andere Anordnung der Last beinhaltet. Der Nachteil dieser Lösung besteht darin, daß die Diode bzw. Transistor 31 nicht zusammen mit den anderen Transistoren auf dem gemeinsamen Substrat eines monolithisch integrierten Schaltkreises gebildet werden kann. Das heißt, daß der als Diode geschaltete Transistor 31 oder auch eine tatsächliche Diode mit ihrem Substrat von dem Substrat der anderen Schaltkreiskomponenten bei der Lösung gemäß Figur 6 isoliert sein muss.

Die andere mögliche Lösung gestattet die Verwendung der Last 12 in der in Figur 11 gezeigten Art, wobei der als Diode arbeitende Transistor 31 zusammen mit den anderen Schaltkreiskomponenten integriert werden kann. Diese Möglichkeit wird durch die Verwendung der Schaltkreiskomponenten am Eingang des Logikgatters verwirklicht. Der andere Eingang des Logikgatters 47 stellt, wie bereits erwähnt,den Eingang für ein Steuersignal dar, um den Schaltkreis gemäß Figur 11 von außen zu steuern.

Der mit dem ersten Eingang des Logikgatters 11 verbundene Schaltkreis stellt einen Spannungspegeldetektor dar, um den Spannungspegel zwischen der positiven und negativen Seite des Kondensators 30 zu erfassen. Der Detektorschaltkreis verwendet einen Operationsverstärker 45 und einen Brückenschaltkreis 44 mit einer Zenerdiode zur Vorgabe einer Referenzspannung. Der Operationsverstärker 45 besitzt eine positive Widerstandsrückführung und wird von dem Brückenschaltkreis 44 gespeist. Die Spannungsversorgung des

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Operationsverstärkers 45 und des Logikgatters 46 wird durch die Ladung des Kondensator 30 vorgegeben, was nicht näher dargestellt ist.

Ein Zweig der Brückenschaltung 44 legt den positiven Eingang des Operationsverstärkers 45 an eine mehr oder weniger feste Spannung unterhalb des Spannungswertes der positiven Seite des Kondensators 30 so lange die Spannung über dem Kondensator die Zenerspannung der Zenerdiode übersteigt. Der andere Zweig der Brückenschaltung 44 erfaßt die Spannung über dem Kondensator 30 und legt einen Teil dieser Spannung an den negativen Eingang des Opperationsverstärkers 45 an. Wenn somit die Spannung über dem Kondensator 30 auf einen Wert unterhalb der durch die Zenerdiode vorgegebenen Spannung herunterfällt, so schaltet der Ausgang des Operationsverstärkers 45 die Spannung von einem negativen auf einen positiven Wert um, wobei dieser Wert durch die Spannung des Kondensators 30 vorgegeben ist.

Aufgrund der positiven Rückführung erfolgt die Umschaltung des Operationsverstärkers 45 bei Spannungsänderungen des Kondensators 30 sehr rasch, wobei eine Hysterese in der Schaltcharakteristik geschaffen wird,um eine Oszillation des Ausgangssignales zu verhindern.

Eine unzureichende Spannung über dem Kondensator 30 führt daher dazu, daß die Ausgangsspannung des Operationsverstärkers 45 ungefähr an die Spannung auf der negativen Seite des Kondensators 30 angeglichen wird. Das UND-Gatter 46 gibt daher an seinem Ausgang ebenfalls eine Spannung ab, die ungefähr der Spannung auf der negativen Seite des Kondensators 30 entspricht, wodurch die Transistoren 47 und 41 durchgeschaltet werden, während der Transistor 42 ausgeschaltet ist. Wie zuvor beschrieben,führt dies dazu, daß der Transistor 10 an einem bestimmten Punkt in einem

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Halbzyklus der Ausgangsspannung der Quelle ]] ausgeschaltet wird, so daß der Kondensator 30 durch die Wechselspannungsquelle 11 erneut aufgeladen werden kann.

Wenn diese erneute Aufladung des Kondensators 30 stattfindet, so steigt dessen Spannung an bis der Ausgang des Operationsverstärkers 45 wiederum umschaltet. Der Feldeffektransistor 10 wird sodann erneut durchgeschaltet, wenn das Signal am Eingang des Logikgatters 46,das für die Steuerung des Schaltkreises gemäß Figur 11 verwendet wird, weiterhin eine Durchschaltung befiehlt. Somit ist der Feldeffektransistor 10 immer entweder vollständig durchgeschaltet oder vollständig ausgeschaltet, je nach dem vorliegenden Befehl während des Betriebs des Schaltkreises gemäß Figur 11.

Es kann leicht der Fall eintreten, daß eine bei der Erläuterung der Wirkungsweise des Schaltkreises gemäß Figur 11 gemachte Annahme nicht eingehalten wird. Das heißt, die Aufladung und Entladung der parasitären Kondensatoren des Feldeffektransistors 10 kann im Hinblick auf die Halbzyklen der Wechselspannungsquelle 11 nicht raschgenug erfolgen. Unter diesen Umständen sind weitere Schaltkreisverbesserungen erwünschtem die störenden Effekte beim Betrieb des Schaltkreises durch nicht entladene Kondensatoren zu vermeiden.

Figur 12 zeigt einen Schaltkreis,bei dem das Merkmal der Erzeugung einer konstanten Versorgungsspannung für den Betrieb irgendwelcher den Feldeffektransistor 10 steuernder Steuerschaltkreise nicht vorhanden ist. Ein erster Zusatz bei dem Schaltkreis gemäß Figur 12 ist durch einen weiteren Nebenschluss-Transistor 32 zwischen dem Kanalanschluss 15 und der Steuerelektrode 14 des Feldeffektransistors 10 gegeben. Ein Schalter 83 und ein Paar von Transistoren 80 und 81 sind weiterhin zusätzlich angeordnet worden, um das Ein- und Ausschalten des Transistors 10 zu steuern.

Um die Wirkungsweise dieses Schaltkreises zu verstehen, seien zunächst die beiden Transistoren 80 und 81 und der Schalter 83

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betrachtet. Da die Steuerelektroden der beiden Transistoren beide an den oberen Anschluss der Wechselspannungsquelle 11 angeschlossen sind, ergibt sich bei negativer Spannung an diesem Anschluss, daß beide Transistoren durchgeschaltet sind, während bei positiver Spannung am oberen Anschluss der Wechselspannungsquelle 11 beide Transistoren ausgeschaltet sind. Wenn somit der Schalter 83 die Steuerelektrode 14 des Feldeffektransistors 10 an den Transistor 80 anschließt, was in noch zu erläuternder Weise bei durchgeschaltetem Feldeffektransistor 10 geschieht, so wird eine negative Spannung der Steuerelektrode 14 bei den negativen Halbzyklen der Wechselspannungsquelle zugeführt. Wenn andererseits der Schalter 83 die Steuerelektrode 14 mit dem Transistor 81 verbindet, so wird eine Spannung mit dem Wert Null (bezogen auf den unteren Anschluss der Wechselspannungsquelle) der Steuerelektrode 14 während der negativen Halbzyklen der Wechselspannungsquelle zugeführt.

Als nächstes seien die Transistoren 48, 49 und 82 betrachtet. Wenn der obere Anschluss der Wechselspannungsquelle 11 eine negative Spannung aufweist, so ist der Transistor 49 eingeschaltet und der Transistor 48 ausgeschaltet.Der Transistor 82 ist ebenfalls ausgeschaltet. Wenn der obere Anschluss der Wechselspannungsquelle 11 eine positive Spannung aufweist, so sind die Transistoren 48 und 82 eingeschaltet und der Transistor 49 ist ausgeschaltet.

Es sei nun betrachtet, was geschieht, wenn der Schalter 83 die Steuerelektrode 14 mit dem Transistor 81 verbindet. Bei dem positiven Halbzyklus am oberen Anschluss der Wechselspannungsquelle 11 ist der Transistor 82 durchgeschaltet und hält die Steuerelektrode 14 und den Quellenanschluss 15 des Transistors 10 auf der gleichen Spannung, so daß der Feldeffektransistor 10 im gesperten Zustand gehalten wird. Beim negativen Halbzyklus der Wechselspannungsquelle ist der Transistor 81 durchgeschaltet und hält die Steuerelektrode 14 und den Quellenanschluss 16 des Feldeffekttransistors 10 auf der gleichen Spannung,wodurch der Transistor 10 im gesperrten Zustand gehalten wird.

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Beim negativen Halbzyklus der Wechselspannungsquelle 11 und bei gesperrten Transistoren 10, 48 und 82 fließen Ladeströme zu den parasitären Kondensatoren 9 und 28. Zumindest für einige Frequenzen und Signalformen der Wechselspannungsquelle 11 verbleibt die Ladung auf diesen Kondensatoren 9 und 28, wenn die Wechselspannungsquelle 11 ihre Polarität umkehrt, so daß der lastseitige Anschluss positiv wird. Die Beschreibung des Schaltungsverhaltens in dem Fall, wo der lastseitige Anschluss der Wechselspannungsquelle 11 positiv wird, erfordert somit eine Berücksichtigung der auf den Kondensatoren 9 und 28 gespeicherten Ladung.

Wenn der lastseitige Anschluss der Wechselspannungsquelle 11 positiv wird, werden die Transistoren 48 und 82 durchgeschaltet. Ferner wird der Transistor 81 abgeschaltet. Der Kanalanschluss 15 des Transistors 10 dient als Quelle dieses Transistors/ ^da dies relativ positiv im Hinblick auf den Kanalanschluss 16 ist· Der Transistor 82 schließt die Steuerelektrode 14 mit dem Kanalanschluss 15 kurz, so daß der Transistor 10 abgeschaltet bleibt. Dies geschieht jedoch nicht unmittelbar, wenn der parasitäre Kondensator 9 entladen werden muss. Für eine kurze Zeit wird die Spannung über dem Kondensator 9 zu der von der Quelle 11 gelieferten Spannung zwischen der Steuerelektrode 14 und dem Kanalanschluss 16 des Transistors 10 hinzuaddiert.

In gleicher Weise wird die über dem Kondensator 28 gebildete Spannung zu der von der Quelle 11 gelieferten Spannung hinzuaddiert, wodurch die parasitäre Diode 25 solange in Sperrrichtung vorgespannt wird, bis der Kondensator 28 entladen ist. Die Entladung des parasitären Kondensators 28 erfolgt aufgrund der Durchschaltung des Transistors 48 und des Transistors 49, wobei der Transistor 49 nach der Polaritätsumkehr durch die Spannung über dem parasitären Kondensator 28 solange durchgeschaltet bleibt, bis dieser Kondensator sich hinreichend entladen hat.

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Aufgrund der Entladewirkung der Transistoren 48, 49 und 82 muss daher die Durchbruchcharakteristik des Transistors 10 zwischen seiner Steuerelektrode und seinem Kanalanschluss und zwischen seinem Substrat und seinen Kanalanschlüssen nur wenig mehr über der Spitzenspannung liegen, die für viele Signalformen durch die Wechselspannungsquelle 11 geliefert wird. Höhere Durchbruchspannungen hinsichtlich des Transistors 10 sind jedoch erforderlichjwenn die Wechselspannungsquelle 11 Ausgangsspannungen mit Signalformen liefert, deren Anstiegszeiten,bezogen auf die Entladezeit,wie sie durch die Transistoren 48, 49 und 82 erzielt wird^relativ kurz sind.

Es tritt ferner keine Aufladung der parasitären Kondensatoren 22 und 28 zwischen dem Kanalanschluss des Feldeffektransistors 10 und der Steuerelektrode 14 und dem Substrat 13 auf, die den Transistor 10 einzuschalten versucht, da sich die Polarität der durch die Quelle 11 gelieferten Spannung auch bei gesperrtem Transistor 10 ändert. Die auf den Kondensatoren 9 und 28 gespeicherte Ladung wird an der Ausübung des gleichen Effektes gehindert, da diese Kondensatoren entladen werden. Schließlich wird eine wirksame pnp-Bipolar-Transistorwirkung zwischen den Kanalanschlüssen 15 und 16 des Transistors 10 verhindert, indem die Transistoren 48 und 49 Strom führen, der anderenfalls über die parasitären Dioden 24 und 25 fließen würde.

Natürlich werden im zweiten Halbzyklus der Quelle 11, wenn der lastseitige Anschluss positiv wird, die parasitären Kondensatoren 19, 8 und 29 (Fig.4) zwischen dem Kanalanschluss 16 und der Steuerelektrode 14 bzw. dem Substrat 13 des Feldeffekttransistors 10 aufgeladen, wie dies bei dem vorangegangenen Zyklus hinsichtlich der parasitären Kondensatoren 9 und 28 der Fall war. Daher tritt bei nächstfolgendem Halbzyklus die gleiche Entladung der Kondensatoren 8 und 29 auf.

Es sei nun der Fall betrachtet, in welchem der Schalter 83 den Transistor 80 an die Steuerelektrode 14 des Transistors 10

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während eines Halbzyklus anschließt, in welchem der lastseitige Anschluss der Quelle 11 positiv ist. In diesem Fall ist der Transistor 80 gesperrt. Diese Umschaltung des Schalters 83 besitzt keinen Einfluss, da der Transistor 81 ebenfalls gesperrt war. Wenn jedoch der lastseitige Anschluss der Quelle 11 negativ wird, so wird der Transistor 80 eingeschaltet und der Transistor 82 wird ausgeschaltet. Infolgedessen ist die Steuerelektrode 14 des Transistors 10 über den Transistor 80 mit der negativen Seite der Quelle 11 kurzgeschlossen, so daß der Transistor 10 durchgeschaltet wird. Bei ausreichend durchgeschaltetem Transistor 10 fällt nur eine sehr geringe Spannung zwischen den Kanalanschlüssen 15 und 16 ab und die Wirkung der Transistoren 48 und 49 ist kaum von Bedeutung, da sie durch den Transistor 10 kurzgeschlossen sind. In Anwendungsfällen,wo andererseits trotz durchgeschaltetem Transistor 10 ein beträchtlicher Spannungsabfall zwischen den Kanalanschlüssen 15 und 16 entsteht, dienen die Transistoren 48 und 49 weiterhin der Entladung der parasitären Kondensatoren, wodurch der geeignete Betrieb des Schaltkreises aufrecht erhalten wird. Selbstverständlich wird bei durchgeschaltetem Transistor 10 Leistung von der Wechselspannungsquelle 11 zu der Last 12 übertragen.

Von besonderer Bedeutung beim nächsten Halbzyklus der Wechselspannungsquelle 11 ist die Aufladung des parasitären Kondensators 22,der wie im Falle des Schaltkreises gemäß Figur 8 bei durchgeschaltetem Transistor 10 über den Transistor 80 aufgeladen wird. Die auf dem parasitären Kondensator 22 gespeicherte Ladung führt beim nächsten Halbzyklus dazu, daß der Transistor 10 eingeschaltet bleibt.

Es sei darauf verwiesen, daß der Transistor 10 durch Veränderung der Schaltstellung des Schalters 83 von dem Transistor 80 zu dem Transistor 81 auch nicht während der Zeit ausgeschaltet werden kann -sofern er einmal eingeschaltet ist-,in der der lastseitige Anschluss der Quelle 11 positiv ist. Dies ist darauf zurückzuführen, daß keine Entladung der Kondensatoren 8, 9 und 22 erfolgt, da der Transistor 81 ausgeschaltet bleibt.

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Es liegt auf der Hand, daß die für die Entladung der parasitären Kondensatoren 8, 9 und 22 über die Leckstromwege erforderliche Zeitdauer den einzigen bedeutenden Faktor bildet, der vorgibt, wie lange der Einschaltzustand dieses Transistors aufrecht erhalten werden kann, wenn der lastseitige Anschluss der Quelle 11 positiv ist. Bei einem gewöhnlichen Schaltungsaufbau beträgt diese Zeitdauer typischerweise Stunden. Ein externer Kondensator kann hinzugefügt werden, um diese Zeitdauer zu vergrößern. Es gibt keine zeitliche Grenze wenn es darum geht, bei entgegengesetzer Polarität der Spannung den Transistor 10 durchgeschaltet zu halten.

Die Substrate aller Transistoren in Figur 12 können gemeinsam zusammengeschaltet sein, ohne daß hierdurch die Betriebsweise des Schaltkreises gemäß Figur 12 verändert wird. Infolgedessen können alle Feldeffektransistoren auf einem gemeinsamen Substrat in einem monolithisch integrierten Schaltkreis gebildet werden. Ferner kann der Transistor 82 zwischen dem Substrat 13 und der Steuerelektrode 14 des Transistors 10 anstatt zwischen der Steuerelektrode 14 und dem Kanalanschluss 15 angeordnet werden.

Es sei darauf verwiesen, daß Feldeffektransistoren verschiedener Arten bei dem Schaltkreis gemäß Figur 12 verwendet werden können, um den die Leistung steuernden Transistor 10 anzusteuern. Hierbei kann es sich um η-Kanal- bzw. um p-Kanal-Feldeffektransistoren handeln. Beispielsweise können die Kanalanschlüsse des Transistors 82 vertauscht werden, wenn ein n-Kanal-Feldeffektransistor anstelle eines p-Kanal-Transistors verwendet wird. Ähnliche Änderungen können hinsichtlich anderer Transistoren in Figur 12 vorgenommen werden, wobei im Hinblick auf einen optimalen Betrieb einige zusätzliche Schaltkreiskomponenten erforderlich sein können.

Es ist ebenfalls möglich, die Transistoren 48 und 49 des Schaltkreises gemäß Figur 12 durch Widerstände zu ersetzen, die in_vsofern die gleichen Funktionen aufweisen, als sie ebenfalls Entladestrecken für die parasitären Kondensatoren 28 und 29

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vorgeben. Um diese Funktion auszuüben, muss der Wert dieser Widerstände beträchtlich kleiner als der Wert der parasitären Widerstände sein, die einen Nebenschluss zu den parasitären Kondensatoren bilden. Andererseits müssen diese Widerstände einen beträchtlich größeren Wert als die Impedanz der Last aufweisen, wenn der Transistor 10 die volle Steuerung der Leistungsübertragung von der Quelle 11 zu der Last 12 aufrechterhalten soll. Andernfalls tritt ein wesentlicher Leistungsverlust kontinuierlich in der Last 12 auf und ebenfalls in den Widerständen,wenn der Transistor 10 gesperrt ist.

Derartige Widerstände können jedoch nicht die gute Nebenschlussfunktion hinsichtlich der parasitären Dioden 24 und 25 wie Transistoren erzeugen. Die Schaltstrecke eines Transistors kann zwischen sehr niedrigen und sehr hohen Impedanzen umgeschaltet werden. Bei der Verwendung von Widerständen muss daher die Frequenz der Wechselspannungsquelle niedrig genug gehalten werden ,um jegliche parasitäre pnp-Transistorwirkung zwischen den Kanalbereichen 15 und 16 des Transistors 10 zu verhindern.

Es ist ebenfalls möglich^Widerstände parallel zu den Transistoren 48 und 49 zu schalten.

Betrachtet man die Schaltkreise gemäß den Figuren 8 und 12 so ist zu vermerken, daß die Transistoren 48 und 49,die einen Nebenschluss zu den Dioden 24 und 25 bewirken^ in einem bestimmten Ausmaß die Wirkungen dieser parasitären Dioden duplizieren und ersetzen, wenn sie den parasitären Kondensator aufladen. Hierbei wird die Spannung auf dem rechten Belag dieses Kondensators auf dem richtigen Pegel in Bezug auf die zwei Kanalanschlüsse 15 und 16 des Transistors 10 gehalten.

Eine weitere Änderung des Schaltkreises gemäß Figur 12 ergibt sich wenn anstelle des Transistors 10 ein Transistor vom Verarmungstyp verwendet wird. Hierbei ist die Anordnung einer Batterie zwischen dem Substrat 13 und dem gemeinsamen Schaltungspunkt

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der beiden Transistoren 48 und 49 erforderlich,um die Spannung des Substrates 13 positiv in Bezug auf die gemeinsamen Schaltungspunkte zu halten.

Es sei selbstverständlich darauf verwiesen, daß der Transistor 82 in dem Schaltkreis gemäß Figur 11 hinzugefügt werden kann. Die wirksame Umschaltung der Steuerelektrode 14 auf die Substratspannung bzw. die negative Spannung des Kondensators 30 eliminiert bei einem Schaltkreis gemäß Figur 11 das Erfordernis der Aufladung des Steuerelektrodenkondensators _t um den Transistor 10 eingeschaltet zu halten, wenn der lastseitige Anschluss der Wechselspannungsquelle 11 positiv ist. Diese wirksame Umschaltung eliminiert ferner die Funktion des Transistors 82, wenn die Spannung über dem Kondensator 30 immer ausreichend ist_/um den Schaltkreis 43 zu betreiben. Beim Betriebsstart des Schaltkreises und zu Zeitpunkten,in denen die Spannung des Kondensators 30 weit genug herunterfällt, so daß eine Neuaufladung des Kondensator 30 erforderlich ist, stellt jedoch der Transistor 82 sicher, daß der Transistor 10 abgeschaltet ist, so daß der Kondensator 30 rasch und vollständig aufgeladen werden kann.

Figur 13 zeigt eine weitere Ausgestaltung der Steuerung gemäß Figur 12, welche in der Lage ist, eine Gleichspannung für den Steuerschaltkreis zu liefern, wobei dies wie in den Figuren 6 und 11 aber ohne einen Energiespeicher geschieht. Es sei in Erinnerung gerufen, daß in dem Schaltkreis gemäß Figur 12 die Transistoren 80 und 81 nur während der Halbzyklen wirksam waren, wo die Spannung am lastseitigen Ende der Wechselspannungsquelle negativ war. Um den Transistor 10 einzuschalten, verband der Transistor 80 die Steuerelektrode 14 mit dem oberen Anschluss der Wechselspannungsquelle 11.Um andererseits den Transistor auszuschalten, verband der Transistor 81 die Steuerelektrode mit dem unteren Anschluss der Wechselspannungsquelle 11. Im Schaltkreis gemäß Figur 13 stellt eine Diode 90 sicher, daß der Steuerschaltkreis 97 nur wirksam ist, wenn der lastseitige Anschluss der Wechselspannungsquelle 11 negativ ist. Ein Brückenschaltkreis 99 weist einen veränderlichen Widerstand 98 auf, der einen

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durch die Last 12 gesteuerten Zustand abfühlt. Der Spannungsabfall an diesem veränderlichen Widerstand 98 steuert einen Operationsverstärker 96 an, der seinerseits zwei Transistoren

94 und 92 steuert, wobei der Transistor 94 zusätzlich die Steuerung eines Transistors 91 übernimmt. In Abhängigkeit von dem Widerstand des Fühlerwiderstandes 98 wird somit während des negativen Halbzyklus der Wechselspannungsquelle 11 der Transistor 91 eingeschaltet und der Transistor 92 ausgeschaltet oder umgekehrt, wodurch die Steuerelektrode 14 des Transistors 10 mit dem einen oder anderen Anschluss der Wechselspannungsquelle 11 während dieser Halbzyklen verbunden wird.

Wenn der lastseitige Anschluss der Wechselspannungsquelle 11 positiv wird, so wird durch die Diode 90 der Steuerschaltkreis 97 von der Spannungsversorgung abgetrennt, insoweit diese durch die Wechselspannungsquelle 11 vorgegeben war. Die Dioden 90 und

95 werden in diesem Fall in Sperrichtung vorgespannt. Die Diode 95 verhindert das Einschalten des Transistors 92 und dadurch den Kurzschluss der Steuerelektrode 14 des Transistors 10 mit dem negativen Anschluss der Wechselspannungsquelle 11,der zu einer Einschaltung des Transistors 10 führen würde. Bei fehlender Diode 95 könnte die Steuerelektrode des Transistors 92 negativ in Bezug auf den mit der Steuerelektrode 14 verbundenen und als Quelle dienenden Schaltungspunkt werden, falls Leckströme im Steuerelektrodenbereich des Transistors 94 auftreten. Die Diode 95 verhindert derartige Leckströme. Ferner kann eine andere Art von Steuerschaltkreis für den Transistor 94 oder auch der Schaltkreis innerhalb des Operationsverstärkers 96 eine Impedanz zwischen der Steuerelektrode des Transistors 94 und dem oberen Anschluss der Diode 95 vorgeben. In diesen Fällen würde die fehlende Diode 95 bestimmt zur Einschaltung des Transistors 10 führen. Die Funktion der Diode 95 kann ebenfalls durch eine Diode 93 übernommen werden, die in Figur 13 in gestrichelten Linien dargestellt ist. In Wirklichkeit kann sowohl die Diode 95 als auch die Diode 93 gänzlich entfallen, wenn der Einschaltwiderstand des Transistors 82 genügend niedrig ist und wenn keine wesentlichen Leckstromwege bezüglich der Transistoren 91,

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92 und 94 vorliegen. Ferner ist hierbei erforderlich, daß keine wesentlichen Schaltkreisimpedanzen oder Leckstromwege zwischen dem Ausgang des Operationsverstärkers 96 und dem Kanalanschluss des Transistors 94 bzw. dem unteren Anschluss der Wechselspannung squelIe 11 auftreten.

Die Transistoren 91, 92 und 94 sowie der dem Operationsverstärker 96 zugeordnete Fühlschaltkreis werden nur wirksam, wenn der lastseitige Anschluss der Wechselspannungsquelle 11 relativ negativ ist. Dies ist auf die Diode 90 zurückzuführen. Hierdurch wird die Abschaltung des Transistors 10 zu jenen Zeitpunkten verhindert, wo er eingeschaltet sein soll und der obere Anschluss der Wechselspannungsquelle 11 positiv ist. Bei fehlender Diode 90 würde in diesen Fällen der Transistor 91 durchschalten und den parasitären Kondensator 22 zu entladen beginnen, was zu einer Abschaltung des Transistors 10 führen würde. Die Diode 20 kann eine Sperrspannung aufweisen, die der zweifachen von der Quelle gelieferten Spitzenspannung entspricht, wobei dies auf die in dem Kondensator 22 gespeicherte Ladung zurückzuführen ist.

Es sei vermerkt, daß von der gepulsten Spannung mit gleichbleibender Polarität Gebrauch gemacht werden kann, die zwischen der Kathode der Diode 95 und der Anode der Diode 90 auftritt, wenn der lastseitige Anschluss der Quelle 11 relativ negativ ist,um die Versorgungsspannung für andere elektronische Schaltkreise zu erzeugen, die in dem gleichen monolithisch integrierten Schaltkreischip vorgesehen sind, in welchem auch der Schaltkreis gemäß Figur 13 realisiert ist. Das heißt, daß die Transistoren 10, 48, 49, 82, 91, 92 und 94 zusammen mit den Dioden 90 und 95 alle in dem gleichen monolithisch integrierten Schaltkreischip angeordnet werden können. Die Dioden 90 und 95 werden hierbei durch Transistoren gebildet, die aufgrund ihrer Schaltung als Dioden wirken. Zusätzlich kann der dem Operationsverstärker 96 zugeordnete Fühlerschaltkreis in dem gleichen monolithisch integrierten Schaltkreischip gebildet

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werden, obgleich oftmals der Fühlerwiderstand 98 eine externe Komponente in Bezug auf den Chip bildet. Natürlich können die Funktionen des Fühlerschaltkreises und der Steuertransistoren durch andere Komponenten wie beispielsweise bipolare Transistoren in einem anderen Schaltkreis verwirklicht werden, der durch die gepulste Spannung mit konstanter Polarität gespeist wird, wie sie in dem Schaltkreis gemäß Figur 13 erzeugt wird.

Der Operationsverstärker 96 wird durch die gepulste Spannung mit konstanter Polarität, die zwischen den Dioden 90 und 95 auftritt, gespeist, obgleich diese Spannungsversorgunganschlüsse nicht dargestellt sind.

In dem Schaltkreis gemäß Figur 12 wurden die parasitären Kondensatoren 28 und 29, die parallel zu den parasitären Dioden 24 und 25 liegen, durch die zwei Feldeffektransistoren 48 und 49 überbrückt. In dem Schaltkreis gemäß Figur 13 wurden diese beiden Nebenschluss-Feldeffektransistoren durch zwei Widerstände 48' und 49' ersetzt, die dem gleichen Zweck dienen. Diese Widerstände sind allerdings weniger wirksam, da die Bemessung dieser Widerstände einen Kompromiss zwischen einem hohen und einem niedrigen Wert bilden muss. Der Wert der Widerstände 48' und 49* muss ebenfalls wesentlich niedriger als der Wert der parasitären Widerstände parallel zu den Dioden 24 und 25 sein, damit diese Widerstände die gewünschte Wirkung erzielen können. Die Frequenz der Wechselspannungsquelle 11, bei der eine parasitäre pnp-Transistorwirkung zwischen den Kanalanschlüssen 15 und 16 des Transistors 10 auftritt, wird beträchtlich reduziert,wennWiderstände 48* und 49' anstelle der Transistoren 48 und 49 verwendet werden.

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L e e r s e i t e

Claims

Patentansprüche:

1./Elektronischer Schaltkreis zur Steuerung der elektrischen Energieübertragung von einer Wechselspannungsquelle zu einer Last mittels eines in Reihe geschalteten elektronischen Schalters, gekennzeichnet durch einen Haupt-Feldeffekttransistor (10) als elektronische¹" Schalter und ein Paar von Dioden (17,18) zwischen den beiden Kanalanschlüssen (15,16) des Haupt-Feldeffekttransistors (10) und einem Vorspannungs-Referenzpunkt sowie durch einen Steuerschaltkreis (19-21) zwischen dem Referenzpunkt und der Steuerelektrode (14) des Haupt-Feldeffekttransistors (10).

2. Schaltkreis nach Anspruch 1, dadurch gekenn zeichnet, daß die Dioden (17,18) durch die parasitären Dioden (24,25) des Haupt-Feldeffektransistors (10) gebildet werden (Fig.5).

3. Schaltkreis nach Anspruch 1 oder 2, dadurch ge kennzeichnet, daß dem Haupt-Feldeffekttransis^tor (10) zwei in Reihe geschaltete Nebenschluss-Feldeffekttransistoren (48,49) parallel geschaltet sind, wobei jeder Nebenschluss-Feldeffekttransistor (48,49) jeweils zu einer parasitären Diode (24,25) parallel geschaltet ist und mit seiner Steuerelektrode jeweils an den entgegengesetzen Kanalanschluss des Haupt-Feldeffekttransistors (10) angeschlossen ist (Fig.11)

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ORIGINAL INSPECTED

4. Schaltkreis nach Anspruch 1 oder einem der folgenden, dadurch gekennzeichnet, daß der Steuerschaltkreis einen Kondensator (30) und eine Gleichrichterdiode (31) aufweist, die zwischen def» Vorspannungs-Referenzpunkt und eine Seite der Last (12) bzw. der Wechselspannungsquelle (11) geschaltet ist, und daß ein Schalter (32) zwischen der Steuerelektrode des Haupt-Feldeffekttransistors (10) und der einen oder anderen Seite des Kondensators (30) angeordnet ist (?ig.6).

5. Schaltkreis nach Anspruch 4, gekennzeichnet durch eine zweite Gleichrichterdiode (33) zwischen dem gemeinsamen Schaltungspunkt von erster Gleichrichterdiode

(31) und Kondensator (30) und der anderen Seite der Wechselspannungsquelle (11).

6. Schaltkreis nach Anspruch 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, daß jede Gleichrichterdiode (31,33) durch einen Feldeffektransistor gebildet wird.

7. Schaltkreis nach einem der Ansprüche 4 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Schalter durch ein Paar von in Reihe geschaltete Steuer-Feldeffektransistoren C41,42) gebildet wird, die zu dem Kondensator (30) parallel geschaltet und mit ihrem gemeinsamen Schaltungspunkt an die Steuerelektrode des Haupt-Feldeffektransistors (10) angeschlossen sind,und daß ein vom Kondensator (30) gespeister Steuerschaltkreis (43) angeordnet ist, der die beiden Steuer-Feldef fektransistoren (41,42) so steuert, daß einer ein- und der andere ausgeschaltet ist.

8. Schaltkreis nach einem der Ansprüche 4 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß der Steuerschaltkreis (43) auf die Kondensatorspannung anspricht, um den Haupt-Feld* effekttransistor (10) abzuschalten, wenn die Spannung auf dem

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-3-Kondensator unten einen vorbestimmten Wert fällt (Fig.11)

9. Schaltkreis nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Steuerschaltkreis einen Schalt-Feldeffektransistor (50) aufweist, der mit seinem Kanal an den Vorspannungs-Referenzpunkt (56) , mit einem Kanalanschluss (51) an die Steuerelektrode des Haupt-Feldeffekttransistors (10), mit seiner Steuerelektrode an die eine Seite der Last (12) oder Wechselspannungsquelle (11) und mit seinem anderen Kanalanschluss (52) an eine Steuersignalquelle (57) angeschlossen ist (Fig.8)

10. Schaltkreis nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß der Steuerschaltkreis zwei Schalt-

^ Feldeffekttransistoren (80,81) aufweist, von denen jeder mit einem Kanalanschluss an eine entsprechende Seite der Wechselspannungsquelle (11) angeschlossen ist und von denen beide mit ihren Steuerelektroden mit der gleichen Seite der Wechselspannungsquelle (11) verbunden sind, und daß ein Schalter (83) den verbleibenden Kanalanschluss eines der beiden Schalt-Feldeffektranssistoren (80,81) mit der Steuerelektrode des Haupt-Feldeffektransistors (10) verbindet (Fig. 12).

11. Schaltkreis nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß der Steuerschaltkreis zwei Schalt-Feldef fektransistoren (91 ,92) und eine dazu in Reihe liegende Diode (90) parall zu der Wechselspanunngquelle (11) aufweist, wobei der gemeinsame Schaltungspunkt der zwei Schalt-Feldef fektransistoren (91,92) an die Steuerelektrode des Haupt-Feldeffekttransistors (10) angeschlossen ist und eine Schalteinrichtung (97) die beiden Schalt-Feldeffektransistoren (91,92) ansteuert, um den einen jeweils aus- und den anderen einzuschalten (Fig.13).

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12. Schaltkreis nach einem der Ansprüche 9 bis 11, d a durch gekennzeichnet, daß zwischen die Steuerelektrode (14) und den einen Kanalanschluss (15) des Haupt-Feldeffektransistors (10) ein Nebenschluss-Feldeffektransistor (82) geschaltet ist, wobei die gemeinsamen Kanalanschlüsse des Haupt- und des Nebenschluss-Feldeffekttransistors gemeinsam mit den beiden Steuerelektroden der Schalt-Feldeffektransistoren (80,81) an die eine Seite der Wechselspannungquelle (11) angeschlossen sind und die Steuerelektrode des Nebenschluss- Feldeffektransistors (82) mit der anderen Seite der Wechselspannungsquelle (11) verbunden ist (Fig.12).

13. Schaltkreis nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Steuerschaltkreis einen Widerstandszweig (19) und parallel dazu einen die Vorspannungsquelle (21) und einen Schalter (20) aufweisenden Zweig besitzt (Fig.1).

14. Schaltkreis nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, daß der Schalter aus einem weiteren Feldeffektransistor besteht.

15. Schaltkreis nach Anspruch 1 oder einem der folgenden, dadurch gekennzeichnet, daß alle Feldef fektransistoren auf einem Halbleiterchip gebildet werden.

16. Schaltkreis nach den Ansprüchen 1 bis 6 und 13, dadurch gekennzeichnet, daß mehrere Haupt-Feldeffekttransistoren (1OA,1OB) in Reihe geschaltet sind (Fig.10).

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