DE69124041T2

DE69124041T2 - Geräusch reduzierendes Element und elektrische Schaltung mit diesem Element

Info

Publication number: DE69124041T2
Application number: DE69124041T
Authority: DE
Inventors: Kazuo Tokyo Ohtsubo; Kinichi Yokohama-Shi Kanagawa-Ken Uemura
Original assignee: Melcor Japan Co Ltd
Current assignee: Netsu Denshi Coltd Tokio/tokyo Jp
Priority date: 1990-09-18
Filing date: 1991-09-18
Publication date: 1997-05-28
Anticipated expiration: 2011-09-19
Also published as: GR3035522T3; CN1106178A; DE69132491D1; CA2050843C; EP0739044A3; GR3022247T3; US5491452A; DE69132491T2; MY106884A; DK0476620T3; RU2099882C1; DE69124041D1; CN1113493C; EP0476620A2; DK0739044T3; ES2101705T3; SG54196A1; US5869892A; ATE147548T1; KR0185728B1

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine elektrische oder elektromagnetische Schaltung mit einem Rauschreduzierelement und dem Einsatz eines Halbleiterelements in einem Rauschreduzierelement zum Reduzieren des Rauschens in einer elektrischen oder einer elektromagnetischen Schaltung. Anwendungsgebiete sind beispielsweise die Qualitätsverbesserung bei einem Ton, die Qualitätsverbesserung bei einem elektronischen Bild, usw..
Rauschanteile in den elektrischen Schaltungen enthalten elektromagnetische Rauschanteile, die durch Wechselstrom- Stromversorgungen bedingt sind, sowie externe Rauschanteile, beispielsweise aufgrund von elektrischen Entladungen, Donner oder Zündkerzen ein einem Automobil, sowie interne Rauschanteile, die aufgrund komplizierter Abläufe stattfinden, beispielsweise der thermischen Bewegung oder Streuung von Elektronen in elektronischen Teilen, beispielsweise Widerständen oder Halbleiterelementen, usw..
Als Technik zum Eliminieren und Vermeiden dieser Rauschanteile sind im Stand der Technik Rauschfilter bekannt, sowie Rauschabtrennübertrager, sowie die Reduzierung thermischer Rauschanteile durch Abkühlen, elektromagnetisches Abschirmen, usw.. Jedoch führten diese Rauscheliminier- und Vermeidungstechniken gemäß dem Stand der Technik zu Problemen wie begrenzter wirksamer Rauschfrequenz, Verzerrung von Originalsignalen, usw..
Im Stand der Technik wurde für die Ausgangsschaltung einer elektromagnetischen Einrichtung eine Spule allgemein eingesetzt. Durch Senden eines Ausgangssignalstroms durch diese Spule verändert das in der Spule erzeugte magnetische Feld das Ausgangssignal. Das modifizierte Signal wird schließlich in eine gewünschte Form umgesetzt, beispielsweise einer elektronischen akustischen Tonwelle, einer elektronischen Bildanzeige, einer Aufnahmeanzeige, usw.. Bei dem Stand der Technik war es bei derartigen magnetischen Einrichtungen schwierig, eine rauschfreie Ausgangsgröße in Übereinstimmung mit dem Eingangssignal zu erhalten.
Bei der Ausgangsschaltung der elektromagnetischen Einrichtung gemäß dem Stand der Technik wird insbesondere in der Nähe des Nullpunkts des Stroms, bei dem die Strompolarität des Ausgangssignals abrupt umgekehrt wird, eine elektromagnetische Induktionsspannung durch die Wechselwirkung mit der Spule oder dem externen Magnetfeld erzeugt, und demnach wird ein Rauschstrom erzeugt. Aus diesem Grund tritt bei dem normalen Ausgangssignal eine Störung auf, und durch Wiederholung einer derartigen Störung werden irreguläre Rauschanteile mit stehenden Wellen erzeugt und in dem Ausgangssignal gebildet, insbesondere bei einem Stromwert von nahe Null.
Weiterhin sind innerhalb elektromagnetischer Einrichtungen zusätzlich zu Spulen eine große Zahl elektrischer sowie elektronischer Teile angeschlossen und eingebaut, beispielsweise Transformatoren, Widerstände, Kondensatoren, Halbleiterelemente. Der Ausgangsstrom mit den oben genannten Stehwellen-Rauschanteilen wird auch durch die elektrischen Eigenschaften beeinflußt, beispielsweise der Induktivität, dem Wirkleitwert, und der Kapazität, usw. dieser Teile, sowie den Materialkenneigenschaften, beispielsweise dem thermischen Rauschen und dem Streuen von Elektronen. Im Ergebnis erzeugt der Stehwellen-Rauschanteil des Stroms, insbesondere in der Nähe des Nullstroms, mehr Rauschen mit größerer Energie durch die Wechselwirkung mit dem Stehwellen-Rauschanteil.
Da sich diese Stehwellen-Rauschanteile mit dem normalen Ausgangssignal überlappen, das von Natur aus eine naturgetreue Wiedergabe des Eingangssignals sein sollte, ist praktisch eine naturgetreue Umsetzung des Eingangssignals nicht möglich. Derartige Rauschanteile in elektromagnetischen Einrichtungen führen zu einer inkorrekten und undeutlichen Umsetzung von Eingangssignalen bei einer Ton-, Bild-, Daten- Erfassung usw., wodurch der wissenschaftliche Wert, die künstlerische Art verloren geht, und weiterhin die Seh- und Hörnerven von Menschen übermäßig gereizt werden, so daß Störungen in gesellschaftlichen Umfeldern auftreten, sowie bei kunstverständigen Kulturen, der geistigen Hygiene und wissenschaftlichen Techniken.
In der EP-A-0 339 715 in eine thermoelektrische Einrichtung mit einer Zahl thermoelektrischer Elemente beschrieben, die elektrisch in Serie und thermisch parallel verbundenen sind. Jedes Element ist mit zwei Elementhälften ausgebildet, die elektrisch in Serie und thermisch parallel verbunden sind und einen entgegengesetzten Leitungstyp aufweisen. Jede Elementhälfte enthält zwei halbleitende Endstücke und ein elektrisch leitendes Zwischenstück, die elektrisch in Serie verbunden sind.
Eine Aufgabe der Erfindung besteht in der Schaffung eines Rauscheliminierelements zum Lösen des Rauschproblems der elektromagnetischen Einrichtung gemäß dem Stand der Technik, wie oben beschrieben, das außerordentlich wirksam ist und sich gemäß einem kostengünstigen Verfahren herstellen läßt, und zwar für eine elektromagnetische Einrichtung mit einer elektrischen oder elektromagnetischen Schaltung mit hierin eingebautem Element, die das Eingangssignal naturgetreu reproduzieren kann.
Zum Lösen dieser Aufgabe wird gemäß der vorliegenden Erfindung eine elektrische oder elektromagnetische Schaltung geschaffen, enthaltend ein Rauschreduzierelement mit zwei Halbleiterkomponenten mit einer mittleren Verbindung, wobei die zwei Halbleiterkomponenten aus unterschiedlichen elektrisch leitfähigen Materialien bestehen, zwei Elektroden, die an den beiden Halbleiterkomponenten mit einer mittleren Verbindung befestigt sind, wobei die elektrisch leitfähigen Materialien so ausgewählt sind, daß der Absolutwert der thermoelektrischen Energien der elektrisch leitfähigen Materialien 50 µVK&supmin;¹ bei Raumtemperatur übersteigt, und im wesentlichen keine Gleichrichtungsfunktion bei der Verbindung mit einer Schwellwertspannung von 100 mV oder weniger auftritt, und ein Induktivitätselement.
Ferner wird zum Erzielen dieser Aufgabe gemäß der vorliegenden Erfindung der Einsatz einer Halbleitereinrichtung vorgeschlagen, enthaltend zwei Halbeiterkomponenten, mit einer mittleren Verbindung, wobei die beiden Halbleiterkomponenten aus unterschiedlichen elektrisch leitfähigen Materialien bestehen, zwei Elektroden, die an den beiden Halbleiterkomponenten mit einer mittleren Verbindung befestigt sind, wobei die elektrisch leitfähigen Materialien so gewählt sind, daß der Absolutwert der thermoelektrischen Energie in den elektrisch leitfähigen Materialien den Wert von 50 µVK&supmin;¹ bei Raumtemperatur übersteigen, und im wesentlichen keine Gleichrichterfunktion bei der Verbindung mit einer Schwellwertspannung von 100 mV oder weniger auftritt, und zwar als Rauschreduzierelement zum Reduzieren des Rauschanteils in einer elektrischen oder einer elektromagnetischen Schaltung.
Die elektrische oder elektromagnetische Schaltung mit dem Rauschreduzierelement und dem Induktivitätselement und der Einsatz des Halbleiterelements als Rauschreduzierelement eliminiert unangenehme Töne aufgrund des um den Neutralpunkt der Schwingspule über den gesamten Bereich des hörbaren Frequenzband von 30 bis 18000 Hz erzeugten Rauschanteils, wodurch der Lautsprecher des Akustikgeräts Töne mit extrem guter Qualität erzeugt. Demnach führt die vorliegende Erfindung zu außerordentlich großen Beiträgen, nicht nur für sämtliche Industriezweige, sondern auch für alle gesellschaftlichen Umfelder, und geistigen Zuständen mit Lautsprechertönen.
Ferner führt die elektrische oder elektromagnetische Schaltung mit dem Rauschreduzierelement und dem Induktivitätselement und der Einsatz des Halbleiterelement als Rauschreduzierelement zu einer bedeutenden Brauchbarkeit wie folgt: (1) Sowohl der Seebeck- als auch der Peltier- Effekt treten gleichzeitig auf und erzeugen einen Ausgleichsvorgang in einem Element, (2) der auf beiden Effekten basierende Ausgleichsvorgang wird zum Eliminieren von Rauschanteilen benützt, insbesondere dem Stehwellen- Rauschanteil, der in der Nähe des Nullwerts des Ausgangsstroms erzeugt wird, (3) es unterscheidet sich von dem thermoelektrischen Kühlelement, da hier beide thermoelektrischen Materialien unterschiedlicher Art direkt verbunden sind und zwischen diesen keine Kühlplatte vorgesehen ist. Weiterhin läßt sich das Element in großen Mengen mit außerordentlich geringer Größe, geringem Gewicht und geringen Kosten herstellen.
Die elektrische oder elektromagnetische Schaltung mit dem Rauschreduzierelement läßt sich mit einem außerordentlich einfachen Betriebsschritt zum Verbinden und Einfügen des Elements und in Serie zu der Verbindungsschaltung zwischen der Signalausgabeschaltung und der Spule der elektromagnetischen Einrichtung gemäß dem Stand der Technik herstellen.
Im übrigen läßt sich bei der künftig herzustellenden Spulenschaltung der elektromagnetischen Einrichtung das Rauschreduzierelement der elektrischen oder elektromagnetischen Schaltung gemäß der vorliegenden Erfindung mit Hilfe eines außerordentlich einfachen Arbeitsschritts bei geringen Kosten am Ausgang des Abschnitts auf einer gedruckten Leiterplatte, den Spulenanschlußabschnitt oder dem Verlauf der Spulenschaltungsverdrahtung hinzufügen.
Die elektromagnetische Einrichtung mit dem Rauschreduzierelement der elektrischen oder elektromagnetischen Schaltung gemäß der vorliegenden Erfindung kann den Stehwellen-Rauschanteil eliminieren, der in der Spulenschaltung über dem gesamten Bereich des Ausgangsfrequenzbands erzeugt wird, und sie bildet eine elektromagnetische Einrichtung von extrem guter Qualität.
Demnach bewirken das Rauschreduzierelement und die elektrische oder elektromagnetische Schaltung gemäß der vorliegenden Erfindung und die Schaltung mit diesem Element in der elektromagnetischen Einrichtung außerordentlich große Beiträge zu allen gesellschaftlichen Umfeldern, kunstverständigen Kulturen, geistigen Zuständen und wissenschaftlichen Techniken mit elektromagnetischen Einrichtungen.
Fig. 1 zeigt Abbildungen zum konzeptionellen Darstellen des Rauschreduzierelements der elektrischen und elektromagnetischen Schaltung gemäß der vorliegenden Erfindung;
Fig. 2 zeigt eine Abbildung zum Darstellen einer Ausführungsform des Rauschreduzierelements der elektrischen oder elektromagnetischen Schaltung gemäß der vorliegenden Erfindung, und (a) zeigt die Einrichtung mit verbundenen Grundmaterialien, (b) die Verbindung von Dünnfilm-Dickfilm-Materialien,
(c) die Verbindung der Grundmaterialien in H-Form mit einem Verbundmaterialstreifen und (d) ein Material vom Modultyp mit mehreren Elementen, die in Serie verbunden sind;
Fig. 3 zeigt eine Abbildung zum Darstellen von Ausführungsformen der Spulenschaltungen für Akustikgeräteeinrichtungen mit dem Rauschreduzierelement für die elektrische oder elektromagnetische Schaltung gemäß der vorliegenden Erfindung, und (a), (b) zeigen Ausführungsformen für den Einsatz des Rauschreduzierelements für eine monaurale Lautsprecherschaltung, und (c), (d) für eine eine stereophonische Lautsprecherschaltung;
Fig. 4 zeigt eine Horizontal- oder Vertikal- Ablenkspulenschaltung einer elektronischen Bildanzeigeeinrichtung mit dem Rauschreduzierelement der elektrischen oder elektromagnetischen Schaltung gemäß der vorliegenden Erfindung;
Fig. 5 zeigt eine Abbildung zum Darstellen der "Sägezahn"- Signalformen, und (a) zeigt die normale "Sägezahn"- Signalform und (b) eine irreguläre "Sägezahn"- Signalform, der der Stehwellen-Rauschanteil überlagert ist;
Fig. 6 zeigt eine Ausführungsform mit Rauschreduzierelementen, die in Serie in der Kathode der Bildröhre und der Bildausgangsschaltung eines Fernsehers eingefügt sind;
Fig. 7 zeigt eine Ausführungsform mit einem Rauschreduzierelement, das in eine Senderantennenschaltung eingefügt ist;
Fig. 8 zeigt eine Ausführungsform mit einem Rauschreduzierelement, das in eine Inverterschaltung eingefügt ist.
Die Komponente des Rauschreduzierelements der elektrischen oder elektromagnetischen Schaltung gemäß der vorliegenden Erfindung kann zahlreiche Formen aufweisen, beispielsweise einen großen Umfang, die Form eines Films sowie andere Formen, und es liegen keine Begrenzungen im Hinblick auf das Herstellungsverfahren hierfür vor. Vorzugsweise werden als Material für das Rauschreduzierelement zwei Arten von thermoelektrischen Halbleitern mit unterschiedlichen Arten von Elektronenleitfähigkeit (p-Typ, n-Typ) eingesetzt. Der Grund hierfür besteht darin, daß sie hohe Absolutwerte thermoelektrischer Leistung aufweisen und deshalb zu guten Elementeigenschaften zum Erzielen der Aufgabe der vorliegenden Erfindung führen.
Die Verbindung der Komponenten unterschiedlicher Materialarten enthält zusätzlich zu der Verbindung der Komponenten mit zwei unterschiedlichen Materialarten, die direkt miteinander verbunden sind, die Verbindung, bei der eine Schicht mit einem anderen Material als Einfachschicht oder Mehrfachschicht zwischen den beiden zwischeneingefügt ist. Weiterhin bildet, wie erwähnt, der Abschnitt, bei dem eine Elektrode unterschiedlicher Materialart mit einem Grundkörper oder einer Filmkomponente verbunden ist, die Verbindung der vorliegenden Erfindung. Fig. 1 zeigt Konzeptionsansichten dieser Verbindungen.
Die Verbindung weist nicht nur den Zustand auf, bei dem beide Materialien durch Diffusion, beispielsweise Schweißen, Löten, Festphasendiffusionsbonden, usw. verbunden sind, sondern auch die Beziehung der Art, daß die elektrische Leitfähigkeit durch Druckkleben oder Schnittstellenbildung durch mechanisches Klemmen oder durch das Vorliegen einer Flüssigkeit oder einer Paste erzielt wird. Im wesentlichen betrifft sie die Tatsache, daß beide Materialien in Kontakt zueinander unter Aufrechterhaltung eines ohm'schen elektrischen Leitfähigkeitszustands vorliegen. Vorzugsweise werden beide Materialien durch Löten mit Einsatz eines geeigneten Lötmaterials mit ausreichender mechanischer Stärke verbunden, ohne daß eine übermäßige Diffusionsschicht oder schädigende Reaktionsprodukte gebildet werden.
Die thermoelektrischen Leistungen unterschiedlicher Materialarten werden gemäß dem bekannten Verfahren gemessen. Die Tabelle 1 und Tabelle 2 zeigen spezifische Beispiele der Eigenschaften unterschiedlicher Materialarten.
Die Aktivierungstemperatur eines Rauschreduzierelements ist die Temperatur unterhalb des Zustands, in dem das Rauschreduzierelement aktiviert ist. Allgemein liegt diese oft im Bereich der normalen Raumtemperatur oder etwas höher als diese. Jedoch kann das Rauschreduzierelement manchmal eingesetzt werden, indem es absichtlich in einen erwärmten Zustand versetzt wird. Der Grund hierfür besteht darin, daß die thermoelektrische Leistung des Rauschreduzierelementmaterials manchmal vorteilhaft für das Leistungsvermögen des Rauschreduzierelements durch Erwärmung wird. Beispielsweise wird für gesintertes Bi&sub2;Te&sub3; der Absolutwert der thermoelektrischen Leistung bei einer Temperaturerhöhung von bis zu 450 K und p-Typ und bis zu 360 K beim n-Typ angehoben.
Wenn der Wert der relativen thermoelektrischen Leistung plus oder minus 50 µVK&supmin;¹ nicht übersteigt, was bedeitet, daß der Absolutwert der thermoelektrischen Leistung µVK&supmin;¹ den Wert von 50 µVK&supmin;¹ übersteigen muß, weist der Rauscheleminiereffekt des Rauschreduzierelements keinen erheblichen Umfang auf. Der Wert sollte vorzugsweise größer sein, so daß das Leitsungsvermögen zunimmt. Vorzugsweise sollte er plus oder minus 100 µVK&supmin;¹ übersteigen, in weiterer bevorzugter Weise sollte er plus oder minus 200 µVK&supmin;¹ übersteigen, in besonders bevorzugter Weise sollte er 300 µVK&supmin;¹ übersteigen.
Die Elektrode des Rauschreduzierelements wird durch Verbinden eines Verdrahtungsmaterials wie Kupferdraht gebildet, das für allgemeine elektrische Schaltungsteile eingesetzt wird, und zwar mit dem thermoelektrischen Material unter Bildung des Rauschreduzierelements. Hier betrifft das "Verbinden" den ohm'schen elektrischen Kontakt, wie oben beschrieben. Bei direktem Verbinden von Eingangs- und Ausgangsanschlüssen anderer elektronischer Komponenten, usw., mit einem Teil des thermoelektrischen Materials, wird anschließend "ein Teil der Oberfläche des thermoelektrischen Materials" die Elektrode.
Bei dem Rauschreduzierelement der elektrischen oder elektromagnetischen Schaltung gemäß der vorliegenden Erfindung ist es erforderlich, daß keine wesentliche Gleichrichtungsfunktion bei der Verbindung zwischen unterschiedlichen Materialarten auftritt. Der Grund hierfür besteht darin, daß das Eingangsignal verzerrt wird, wenn eine Gleichrichtungsfunktion vorliegt. Die Formulierung "im wesentlichen keine Gleichrichtungsfunktion" bedeutet, daß eine Gleichrichtungsfunktion in einem nichtschädigenden Umfang vorliegen kann, in Abhängigkeit von dem Einsatz des Rauschreduzierelements. Vorzugsweise weist die Verbindung keine Polarität auf, und der Schwellwert der Gleichrichtungsfunktion liegt bei 100 mV oder weniger. Besonders bevorzugt liegt der Schwellwert der Gleichrichtungsfunktion bei 1 mV oder niedriger.
Das Rauschreduzierelement der elektrischen oder elektromagnetischen Schaltung gemäß der vorliegenden Erfindung sollte einen niedrigen elektrischen Widerstand aufweisen. Vorzugsweise sollte das Material einen geringen elektrischen spezifischen Widerstand aufweisen (beispielsweise 1 x 10&sup4; Ω m oder weniger bei normaler Raumtemperatur) . Ist der spezifische elektrische Widerstand hoch, so besteht die Möglichkeit, daß das Ausgangssignal der elektrischen Ausrüstung abgesenkt werden kann oder daß die Funktion beeinträchtigt werden kann. Vorzugsweise ist der elektrische spezifische Widerstand 10 Ω., oder weniger, besonders bevorzugt 0,1 Ω.m oder weniger.
Das Material des Rauschreduzierelements der elektrischen oder elektromagnetischen Schaltung gemäß der vorliegenden Erfindung kann ein Material mit geringer thermischer Leitfähigkeit sein (beispielsweise 10 Wm&supmin;¹K&supmin;¹ oder weniger bei normaler Temperatur) . Die bei beiden Anschlüssen des Rauschreduzierelements erzeugte Temperaturdifferenz kann zu einem Absenken der Temperaturdifferenz beim dem Rauschreduzierelement bei einem Material mit hoher thermischer Leitfähigkeit führen, obgleich es sich um einen Ausgleichsvorgang innerhalb einer sehr kurzen Zeitdauer handelt, wodurch eine Befürchtung dahingehend besteht, daß der Rauscheliminiereffekt in dem Rauschreduzierelement abgesenkt ist.
Die elektrische Schaltung, bei der das Rauschreduzierelement der vorliegenden Erfindung irgendwo in der elektrischen Schaltung für die erforderliche Rauscheliminierung angeschlossen werden kann, kann beispielsweise eine elektrische Schaltung in der Leistungsschaltung, der elektromagnetischen Schaltung oder der elektronischen Schaltung sein.
Das Rauschreduzierelement der elektrischen oder elektromagnetischen Schaltung gemäß der vorliegenden Erfindung kann besonders bevorzugt in der Endausgangsschaltung einer elektromagnetischen Schaltung mit einem Induktivitätselement (d.h., einer Spule) sein. Der Grund hierfür besteht darin, daß bei dem Punkt unmittelbar vor dem endgültigen Ausgang dann, wenn der Strom groß wird, der Rauschanteil auf einmal weggenommen werden kann, und demnach sind die technischen, wirtschaftlichen und künstlerischen Wirkungen der Rauschentfernung auffallend.
Das Rauschreduzierelement der elektrischen oder elektromagnetischen Schaltung gemäß der vorliegenden Erfindung kann in Serie in die Stronschaltung zu dem Induktivitätselement (d.h., der Ausgangsspule) geschaltet sein. Weiterhin kann das, wie oben erwähnt, in Serie zu der Schaltung verbundene Rauschreduzierelement parallel zu einem geringeren Widerstand zwischen beiden Elektroden gesetzt werden. Der Grund, weshalb selbst mit diesem parallelgeschalteten Widerstand der Rauschreduziereffekt vorliegt, kann darin liegen, daß der Widerstandswert des Rauschreduzierelements allgemein extrem niedrig ist, ungefähr 1 Ω oder weniger, wodurch der Strom auch in ähnlicher Weise durch beide parallelen Abschnitte fließt, und der Rauscheliminiereffekt hängt von dem Strom ab, der durch das Rauschreduzierelement fließt.
Bei dem Rauschreduzierelement der elektrischen oder elektromagnetischen Schaltung gemäß der vorliegenden Erfindung erfolgt die Wärmeabsorption oder Wärmeerzeugung gemäß dem Peltier-Effekt, proportional zu den drei Werten des relativen thermoelektrischen Leistungswerts des Rauschreduzierelements, des Werts des durch das Rauschreduzierelement fließenden Stroms und der Absoluttemperatur des Rauschreduzierelements. Ob Wärmeabsorption oder Wärmeerzeugung vorliegt, hängt von der Richtung ab, in der der Strom durch das Rauschreduzierelement fließt.
Die Kühileistung und die Wärmeleistung gemäß dem Peltier- Effekt werden beide durch die Joul'sche Erwärmung beeinflußt, die von dem elektrischen Widerstand des Rauschreduzierelements erzeugt wird, sowie der durch das Rauschreduzierelement erfolgenden Wärmeleitung Jedoch sind bei einer abrupten Veränderung des Ausgangsstroms bei der vorliegenden Erfindung die Einflüsse der Joul'schen Erwärmung und der Leitungswärme relativ gering. Zwischen der Rauschreduzierelement-Verbindung und beiden dieser gegenüberliegenden Elektroden wird eine Übergangstemperaturdifferenz im Nichtgleichgewichtszustand vor allem aufgrund des Peltier-Effekts erzeugt. Die Temperaturdifferenz führt zu einer elektromotorischen Gegenkraft in einem nicht stationären Zustand gemäß dem Seebeck-Effekt proportional zu der relativen thermoelektrischen Leistung des Rauschreduzierelements. Diese pHänomene treten durch das schnelle Verhalten der Elektronen bei der Verbindungstrennschicht der Verbindung der Rauschreduzierelemente auf.
Die elektromotorische Gegenkraft im nicht stationären Zustand wirkt, wie oben erwähnt, auf ein schnelles Löschen und Unterbinden des Stroms hin, und zwar durch die elektromagnetische Gegeninduktionsspannung, die von der Induktivität der Spule augeht, was der primäre Grund für die stehende Welle ist. Im Ergebnis wird die störende stehende Welle derart eliminiert, daß normale Ausgangssignale naturgetreu zu den Eingangssignalen aufrecht erhalten werden, wodurch eine elektromagnetische Einrichtung ohne Rauschen erhalten wird.
Nun wird unter Bezug auf die Zeichnung die vorliegende Erfindung detailliert beschrieben. Die Fig. 2 zeigt eine Ausführungsform des Rauschreduzierelements mit einer Verbindung aus elektrisch leitendem Material, die Fig. 3 eine Akustikgeräteschaltung unter Einsatz des Rauschreduzierelements, und die Fig. 4 eine elektronische Bildanzeigeeinrichtung, und die Fig. 5 die abgelenkte "Sägezahn"-Signalform bei der elektronischen Bildanzeigeschaltung.
Wie in Fig. 2 gezeigt ist, enthält das Rauschreduzierelement (1) der vorliegenden Ausführungsform (4) aus einer Halbleiterkompomente (2) vom p-Typ und einer Halbleiterkomponente (d) vom n-Typ mit unterschiedlichen elektrisch leitenden Typen. Die Elektrodenverbindungen (5), (6) bei den Anschlüssen jeder Komponente sind mit Leitungsdrähten (7), (8) verbunden. Das Rauschreduzierelement dieser Ausführungsform weist drei Verbindungen auf, mit unterschiedlichen Arten von Material, insbesondere dem Mittenabschnitt und dem Elektrodenabschnitt an beiden Anschlüssen. Die Fig. 2(a) zeigt ein Rauschreduzierelement mit verbundenen Hauptkomponenten. Die Fig. 2(b) zeigt ein Rauschreduzierelement mit verbundenen Dünnfilm- oder Dickfilmkomponenten. Die Fig. 2(c) zeigt ein Rauschreduzierelement mit einer Verbindung in T-Form unter Einsatz eines Verbindungsmetallstreifens (9). Die Fig. 2 (d) zeigt ein Rauschreduzierelement vom Modultyp mit mehreren Rauschreduzierelementen, die elektrisch in Serie verbunden sind.
Das Betriebsprinzip des Rauschreduzierelements gemäß der vorliegenden Ausführungsform wird nun erläutert. Zum Verkürzen der Beschreibung wird für die p-Typ- Halbleiterkomponente (2) und die n-Typ-Halbleiterkomponente (3) von einem entgegengesetzten Wert der thermoelektrischen Leistung ausgegangen. Der elektrische Widerstand und die thermische Leitfähigkeit stimmen überein. Das Lot bei der Verbindung ist ein metallisches Material mit einer absoluten thermoelektrischen Leistung von ungefähr 0, und die Elektroden (7), (8) sind aus Kupferdrähten mit einer thermoelektrischen Energie von ungefähr 0 hergestellt. Fließt ein Strom durch ein derartiges Rauschreduzierelement (1), beispielsweise von der p-Typ-Halbleiterkomponente (2) zu der n-Typ-Halbleiterkomponente (3), so wird bei der Verbindung (4) die relative thermoelektrische Energie αR4 erzeugt. Bei derselben Verbindung erzeugt der Strom 1 die Peltier- Erwärmungsenergie αR4IT&sub4;, die proportional zu der Absoluttemperatur T&sub4; (4) ist. Andererseits werden bei beiden Elektrodenverbindungen (5), (6) relative thermoelektrische Energie in αR5, αR6 erzeugt. Bei denselben Verbindungen erzeugt der Strom 1 die Peltier-Abkühlenergie αR5IT5, αR6IT6, die proportional zu den Absoluttemperaturen T&sub5;, T&sub6; der Elektrodenverbindungen (5), (6) sind. Im Ergebnis wird die Temperatur bei der Verbindung (4) erhöht, wohingehend die Temperaturen bei beiden Elektrodenverbindungen (5), (6) verringert sind.
Die Temperaturdifferenz ΔT (Temperaturdifferenz zwischen der Verbindung (4) und der Elektrodenverbindung (5) oder zwischen der Verbindung (4) und der Elektrodenverbindung (6) wird durch die Joul'sche Erwärmung I²R aufgrund des elektrischen Widerstands R bei der Halbleiterkomponente beeinflußt, sowie die Wärmeleitung KΔT aufgrund der thermischen Leitfähigkeit K der Halbleiterkomponente, die der reziproke Wert des thermischen Widerstands ist. Die Wärmeleitung und die Joul'sche Erwärmung verändern sich in einem Übergang, bis der Gleichgewichtszustand erreicht wird. Jedoch sind bei einer abrupten Veränderung des Signalstroms, beispielsweise bei dem Rauschen im Fall der vorliegenden Erfindung, die Einflüsse der Joul'schen Erwärmung und der Wärmeleitfähigkeit relativ gering. Die Temperaturdifferenz ΔT verändert sich sehr schnell und in einem Übergang primär aufgrund der Peltier- Erwärmungsenergie und der Erwärmungsenergie, die die algebraische Summe der Peltier-Erwärmung, der Wärmeleitung und der Joul'schen Erwärmung ist. Erreicht die Temperatur der Verbindung (4) den Wert von Th und die Temperatur bei der Elektrodenverbindung (5) oder (6) TC, 50 wird eine Übergangstemperaturdifferenz von ΔTt = Th - Tc zwischen der Verbindung (4) und der Elektrodenverbindung (5) oder (6) erzeugt.
Die Übergangstemperaturdifferenz ΔTt wird aufgrund des Peltier-Effekts erzeugt. Die elektromotorische Gegenkraft, die in Volt ausgedrückt wird, besteht aus der Summe der beiden Terme αR5ΔTt, und αR6ΔTt, und diese sind proportional zu den relativen thermoelektrischen Energien αR5 und αR6 bei den Verbindungen 5 und 6. Fließt ein Übergangssignalstrom von der p-Typ-Halbleiterkomponente (2) zu der n-Typ- Halbleiterkomponente (3), so weist die Elektrode (7) die Plusspannungspolarität und die Elektrode (8) die Minusspannungspolarität auf. Wird die Richtung des Signalstroms, der durch das Rauschreduzierelement fließt, umgekehrt, so werden die Übergangstemperatur und die Temperatur bei den beiden Elektroden umgekehrt, und die Spannungspolaritäten bei den Elektroden sind ebenfalls umgekehrt.
Diese Peltier-Wärmeabsorption, -Wärmeerzeugung und elektromotorische Seebeck-Gegenkraft treten aufgrund von außerordentlich schnellen Verhaltensweisen der Elektronen auf der Basis des elektrischen Stroms über die Verbindung (4) sowie die beiden Elektrodenverbindungen (5), (6) des Rauschreduzierelements auf. Demnach löscht und unterdrückt die elektromotorische Gegenkraft schnell die elektromagnetische Gegeninduktionsspannung, die den Grund für den Stehwellen-Rauschanteil darstellt, der insbesondere bei einem Ausgangsstrom von ungefähr 0 durch die Induktivitätskomponente der Spule erzeugt wird, und zwar bei einer abrupten Umkehr der Richtung des Stroms, der durch die Spulenschaltung der elektromagnetischen Einrichtung fließt. Im Ergebnis ist der Rauschanteil eliminiert, und das Ausgangssignal wird bei normaler Signalform naturgetreu zu dem Eingangssignal aufrecht erhalten, wodurch eine erhebliche Verbesserung des Ausgangssignals erreicht wird.
Beispiele für Materialien unterschiedlicher elektrischer Leitfähigkeitsart können Metalle und Halbleiter umfassen, wie in den Tabellen 1, 2 und 3 gezeigt ist. Diese Materialien sind Materialien mit hohen Absolutwerten der thermoelektrischen Energie. Bei diesen können geeignete Materialien thermoeelektrische Halbleitermaterialien einschließen. Diese Materialien weisen große Absolutwerte α (µVK&supmin;¹) der thermoelektrischen Energie auf, sowie einen geringen spezifisichen Widerstand (Ω m) und eine geringe thermische Leitfähigkeit K (Wm&supmin;¹K&supmin;1) . Demnach ist sowohl die Erzeugung der Temperaturdifferenz ΔTt durch den Peltier- Effekt als auch die Erzeugung der elektromotorischen Gegenkraft αΔTt (V) groß. Das thermoelektrische Material ist gekennzeichnet durch Z, wobei gilt: z = α² &supmin;¹K&supmin;¹, und diese wird als Gütezahl bezeichnet. Der Einsatz elektrisch leitender Materialien mit hohen Werten von z für die Komponente des Rauschreduzierelements erzeugt ein gutes Rauschreduzierelement.
Beispiele der für das Rauschreduzierelement einzusetzenden Materialien werden detaillierter beschrieben. Momentan sind beispielsweise Wismuth-Tellur-Systemmaterialien geeignet, sowie Blei-Germanium-Tellur-Systemmaterialien, Sih zium- Germanium-Systemmaterialien, Selen-Verbundmaterialien, Eisen- Silicid-Materialien, usw.. Im folgenden sind repräsentative Literaturstellen angegegen, die die Vorbereitung und die Eigenschaften dieser Materialien beschreiben:
R.B. Horst und L.R. Williams: "Vorbereitung und Eigenschaften von Hochleistungs- (Bi,Sb)&sub2;(Te,Se)&sub3;-Legierungen", Proceedings der 4. Internationalen Konferenz über Thermoelektrische Energieumsetzung (ICTEC), Arlington, S. 119 (1982).
R.W. Bunce und D.M. Rowe: "Vakuumheißpressen von Germanium und Silizium-Germanium-Legierungen", in J. Phys., 16D, 1941 (1977).
J.C. Bass und N.B. Elsner: "Segmentierter Selenid- Thermoelektro-Generator", Proc. 3rd ICTEC, S. 8 (1980).
Beispiele für das Wismuth-Tellur-System-p-Typ-Material enthalten diejenigen gemäß (Sb&sub2;Te&sub3;)A(Bi&sub2;Se&sub3;)B(Sb&sub2;Se&sub3;)C (A=70 - 72, B=23 - 27, C=3 - 5), in denen Te als Donator hinzugefügt ist.
Beispiele der n-Typ-Materialien desselben Systems können diejenigen gemäß (Bi&sub2;Te&sub3;)D (SB&sub2;SE&sub3;)E(Bi&sub2;Se&sub3;)F (D = 90 - 98, E=0 - 50, F=2 - 5) umfassen, bei denen Metallhalogene als Donator hinzugefügt sind. Diese p-Typ- und n-Typ-Materialien weisen sämtlich Absolutwerte der thermoelektrischen Energie bei Raumtemperatur von 180 µVK&supmin;¹ auf, sowie einen spezifischen Widerstand von 1 x 10&supmin;&sup5; Ω m oder weniger und thermische Leitfähigkeiten von 1,6 Wm&supmin;¹K&supmin;¹ oder weniger. Demnach beträgt deren Gütezahl bei einer Temperatur sämtlich 2 x 10&supmin;³ K&supmin;¹ oder mehr. Ferner bleibt die Gütezahl fortlaufend bis zu ungefähr 370 K gleich.
Nun ist ein Herstellungsverfahren der Komponente zu beschreiben. Eine Hauptkomponente läßt sich beispielsweise gemäß einem Verfahren wie dem Kristallzüchtungsverfahren herstellen, gemäß einer Verfestigung in einer Richtung, sowie einem Kalt- oder Heißpreßpulversinterverfahren, usw.. Eine Dünnfilm- oder Dickfilmkomponente läßt sich gemäß einem Verfahren wie dem PVD-Verfahren (Gasphasenabscheidungsverfahren, Ionenstrahlverfahren, Sputterverfahren, Reaktionsstrahlverfahren, usw.), herstellen, sowie dem Diffusionsverfahren (CVD-Verfahren, PCVD-Verfahren, Ionenimplantationsverfahren, usw.), dem Sprühverfahren (Flammspritzverfahren, Explosionsverfahren, Plasmaverfahren), dem Naßelektrometallisiereungsverfahren, dem Druckverfahren, dem Walzverfahren, dem Extrudierverfahren usw.) Weiterhin läßt sich die p-n-Verbindung gleichzeitig oder fortlaufend im Verlauf der Vorbereitung dieser Komponenten bilden.
Das Rauschreduzierelement der elektrischen oder elektromagnetischen Schaltung der vorliegenden Ausführungsform läßt sich mit außerordentlich hohem Leistungsvermögen und ebenfalls geringer Größe, geringem Gewicht, geringen Kosten dadurch herstellen, daß geringe Mengen von Halbleitermaterialien unterschiedlicher elektrischer Leitfähigkeitsart, wie oben beschrieben, verbunden werden.
Bei dem Rauschreduzierelement der vorliegenden elektrischen oder elektromagnetischen Schaltung werden p-Typ- und n-Typ- Materialien bei Raumtemperatur gemäß dem oben erwähnten Wismuth-Tellur-System eingesetzt. Dessen Absolutwert der thermoelektrischen Energie übersteigt plus oder minus 200 µVK&supmin;¹, und weist einen spezifischen Widerstand von 1 x 10&supmin;&sup5; Ω m und eine thermische Leitfähigkeit von 1,5 Wm&supmin;¹K&supmin;¹ auf. Demnach beträgt die Gütezahl 2,7 x 10&supmin;³K&supmin;¹. Die Abmessungen des Materials können zwischen 0,4 x 0,4 x 1,3 mm bis φ5,0 x 4,5 mm liegen. Jede Komponente wurde mit einer Bi-Sn- Eutektik-Legierung in der in den Fig. 2(a) oder (c) gezeigten Form zum Bilden eines Rauschreduzierelements verbunden.
Anders als oben beschrieben, wurden die in der Tabelle 4 gezeigten Rauschreduzierelemente vorbereitet, und in Lautsprecherschaltungen eingebaut, sowie Fernsehbildschaltungen, usw., zum Bestätigen des Rauscheliminiereffekts. Jedoch sind bei diesen Verbindungsverfahren die Materialeigenschaften, die Abmessungen und Formen lediglich beispielhaft und beschränken nicht den Schutzbereich des Anspruchs des Patents der vorliegenden Erfindung. Wenn thermoelektrische Materialien mit noch besserer Gütezahl entwickelt werden, lassen sich diese wirksam als elektrisch leitfähige Materialien bei der vorliegenden Erfindung einsetzen.
Die Fig. 3 zeigt eine Ausführungsform der elektrischen oder elektromagnetischen Schaltung der vorliegenden Erfindung, die ein Beispiel eines akustischen Geräts als elektromagnetiche Einrichtung oder als Induktivitätselement betrifft, bei dem zumindest ein Rauschreduzierelement der elektrischen oder elektromagnetischen Schaltung gemäß der vorliegenden Erfindung in Serie eingefügt ist, und zwar in die Verbindungsschaltung der akustischen Ausgangsschaltung, die die Verstärkungsschaltung und die Schwingspule enthält. Akustische Geräte bei dem Stand der Technik enthalten Lautsprecher vom elektrodynamischen und elektrostatischen Typ, jedoch sind die meisten der momentan verfügbaren Lautsprecher vom elektrodynamischen Typ. Die vorliegende Ausführungsform betrifft eine Lautsprecherschaltung vom elektrodynamischen Typ.
Bei einem elektrodynamischen Lautsprecher weist eine Schwingplatte eine Schwingspule auf, und insbesondere ist ein Spulenabschnitt des Schwingsystems in dem Magnetfeld eines Magnets angeordnet. Fließt der Strom durch die Spule, so wird die Schwingplatte in Schwingung durch die Einwirkung der elektromagnetischen Induktion zum Abgeben von Schallwellen aktiviert. Idealerweise ist der Akustiktreiberstrom des Lautsprechers 0, wenn der ursprüngliche Ton geräuschlos ist, und die Schwingspule befindet sich im Neutralpunkt des Schwingsystems, und es sollte keine Schwingung bei der Lautsprecherschwingspule, insbesondere bei der Schwingplatte, auftreten. Jedoch folgt im Neutralpunkt eines derartigen Schwingsystems, so wie es auch bei mechanischen elastischen Systemen bekannt ist, die Schwingplatte leicht mechanischen oder elektromagnetischen Kräften unter Erzeugung von Rauschen.
Beispielsweise sollte in der Situation, in der das Eingangssignal abrupt ausgehend von einem großen Wert zu Null wird, die Schwingplatte schnell die Schwingung aufgrund des Ausgangsakustikstroms stoppen, wohingehend die mechanische elastische Schwingung in dem Schwingungssystem fortdauert und der Restumfang größer als die Amplitude der ursprünglichen Schwingung im größeren Umfang ist. Ein derartiger Vorgang ist bei den Strukturen der Lautsprecher vom elektrodynamischen Typ unvermeidbar. Die mechanische Restschwingung des Spulenabschnitts führt zu einer elektromotorischen gängigen Kraft durch die elektromagnetische Induktionsspule und dem Magnetfeld des Magneten, wodurch der Strom aufgrund der elektromotorischen Gegenkraft durch die Schwingspule fließt. Der Strom erzeugt Rauschen im Gebiet des Neutralpunkts, der von Natur aus ohne Ton sein sollte, wodurch der ursprüngliche Ton unklar und unangenehm wird.
Das Rauschen wird ferner zu der Schwingspule rückgeführt, wodurch eine elektrische Wechselwirkung auftritt, und ein derartiger Vorgang wird wiederholt überlagert. Im Ergebnis wird von dem Lautsprecher ein reproduzierter Ton erzeugt, der außerordentlich komplizierte und störende Rauschanteile mit großen Energien aufweist, die in dem ursprünglichen Ton nicht aufzufinden sind, beispielsweise Stehwellen-Rauschanteile aufgrund dieser akustischen, elektrischen Wechselwirkungen und manchmal von Resonanz. Derartige Rauschanteile treten leicht am Neutralpunkt der Schwingspule auf. Aus diesem Grund wird im Neutralpunktgebiet, der von Natur aus tonlos sein sollte, ein unangenehmer Ton, der in dem ursprünglichen Ton nicht zu finden ist, und der die Hörernerven stört, in dem reproduzierten Ton des Akustikgeräts unter Beeinträchtigung der Tonqualität gemischt.
Andererseits liegen bei der Verstärkerschaltung eines Akustikgeräts externe Störungen vor, beispielsweise Rauschanteile, die über Stromversorgungen mit 50 - 60 Hz eingeführt werden, sowie beeinträchtigende Rauschanteile, Zündkerzen eines Automobils usw., und ferner interne Rauschanteile, die aufgrund der komplizierten Verhaltensweisen von Elektronen auftreten, beispielsweise der thermischen Bewegung oder Streuung in elektronischen Teilen wie Widerständen oder Halbleiterelementen. Die Tonwellen mit diesen Rauschanteilen, die von dem Lautsprecher erzeugt werden, durchlaufen eine Resonanz mit dem Lautsprechergehäuse usw.. Die Tonwellen erzeugen einen Resonanzstrom durch die Schwingspulenschaltung durch den Mikrofoneffekt des Lautsprechers, wodurch ein Rauschanteil großer Energie erzeugt wird.
Die Fig. 3(a) zeigt ein Beispiel mit einem Rauschreduzierelement der elektrischen oder elektromagnetischen Schaltung der vorliegenden Erfindung, das in Serie zu der Schaltung (10) des Monolautsprechers (9') angeschlossen und eingefügt ist. Die Fig. 3(b) zeigt ein Beispiel, bei dem jede Schaltung ein Rauschreduzierelement aufweist, insgesamt zwei, und bei dem diese in Serie in die Schaltungen 10, (11) des Monolautsprechers (9') angeschlossen und eingefügt sind. Die Fig. 3(c) zeigt ein Beispiel mit einem Rauschreduzierelement, das in Serie in der gemeinsamen Schaltung angeschlossen und eingefügt ist, insbesondere der gemeinsamen Schaltung (12) des Stereolautsprechers (9'). Die Fig. 13(d) zeigt ein Beispiel mit einem Rauschreduzierelement in jeder der linken und rechten Schaltung (13), (14) des Stereolautsprechers (9').
Bei dem Rauschreduzierelement und der elektrischen oder elektromagnetischen Schaltung, bei dem das Element der vorliegenden Erfindung in Serie in die Schaltung zum Verbinden des Akustikgeräts mit der Lautsprecherschwingspule angeschlossen und eingefügt ist, tritt eine Wärmeabsorption oder Wärmeerzeugung gemäß dem Peltier-Effekt auf, die proportional zu der thermoelektrischen Energie ist, die das Rauschreduzierelement aufweist, sowie zu dem Strom, der durch dieses fließt und dessen Absoluttemperatur. Ob Wärmeabsorption oder Wärmeerzeugung vorliegt, hängt von der Richtung des Stroms ab, der durch das Rauschreduzierelement fließt, gemäß dem Tonstrom, der durch das Rauschreduzierelement fließt.
Ist das Rauschreduzierelement (1) derart verbunden, daß der Strom von der p-Typ-Halbleiterkomponente (2) zu der n-Typ- Halbleiterkomponente (3) fließen kann, so tritt eine Peltier- Wärmeerzeugung in der Rauschreduzierelement-Verbindung (4) auf, wohingehend eine Peltier-Wärmeabsorption in den Elektrodenverbindungen (5), (6) auftritt. Demnach weist die Rauschreduzierelement-Verbindung (4) eine höhere Temperatur als die Elektrodenverbindung (5), (6) auf, wodurch eine Temperaturdifferenz zwischen der Wärmereduzierelement- Verbindung (4) und den Elektrodenverbindungen (5), (6) auftritt. Weiterhin wird im selben Augenblick eine elektromotorische Gegenkraft aufgrund des Seebeck-Effekts erzeugt, mit der Plusparallelität bei der Elektrodenverbindung (5) und der Minusparallelität bei der Elektrodenverbindung (6). Die elektromotorische Gegenkraft löscht und unterbindet die elektromagnetische Gegeninduktions-Elektromotorikkraft, die durch die wechselseitige Reaktion zwischen der Spule und dem bei Nullwerden des Akustikstroms erzeugten Magnetfelds des Magneten erzeugt wird, und demnach unterdrückt sie das Rauschen, was bewirkt, daß der Stillstand bei ungefähr dem Nullpegel erzeugt wird.
Lautsprecher wurden oft für alle Akustikgeräte eingesetzt, beispielsweise dem Rundfunk, dem Telefon, dem Radio, dem Fernseher, dem Video, dem Tonbandgerät, dem Plattenspieler, starken Lautsprechern, Sendern-Empfängern, und so weiter, und das Rauschreduzierelement (Akustikverbesserungselement) der elektrischen oder elektromagnetischen Schaltung der vorliegenden Erfindung läßt sich einfach in die kombinierte Schaltung derartiger bestehender Akustikgeräte und Schwingspulen einfügen.
Weiterhin kann bei Lautsprecherschwingspulen der Akustikgeräte, die künftig herzustellen sind, das Akustikverbesserungselement der vorliegenden Erfindung kostengünstig eingefügt werden, gemäß einem extrem einfachen Verarbeitungsschritt während der Herstellung des akustischen Ausgangsanschlusses innerhalb der Verstärkungsschaltung oder während des Verlaufs der Verdrahtung der Schwingspulenschaltung.
Die Fig. 4 zeigt eine Ausführungsform der vorliegenden Erfindung bei elektronischen Bildanzeigeeinrichtungen, insbesondere einem Femsehbildempfänger, bei dem die elektromagnetische Einrichtung, in der das Rauschreduzierelement eingesetzt wird, dessen Ausgangsschaltung ist. Bei der elektronischen Bildanzeigeeinrichtung wird zum korrekten Reproduzieren von Bildern eine synchronisierte Ablenkschaltung eingesetzt. Damit die Abtastung der Bildsignale auf der Bildempfangsseite mit dem Zeitablauf des sich ergebenden Abtastvorgangs auf der Bildsendeseite übereinstimmt, steuert die Schaltung die Richtung des Elektronenstrahls, der auf den fluoreszierenden Bildschirm gestrahlt wird. Allgemein ausgedrückt, enthalten die elektronischen Bildanzeigeeinrichtungen im Schulterabschnitt der Bilderzeugungsröhre zwei Gruppen von Ablenkspulen (15) und (16) für den Einsatz in horizontaler und den Einsatz in vertikaler Richtung.
Wie in Fig. 5(a) gezeigt ist, weisen die "Sägezahn"- Signalströme A-B-C, die durch die Spulen fließen, jeweils Frequenzen von ungefähr 15,734 KHz bei der horizontalen Spule und ungefähr 59,94 Hz bei der vertikalen Spule auf. Die Abtastzeilenperiodendauer ts und die Rücklaufzeilenperiodendauer tb bewirken eine wiederholte Veränderung der Stromrichtung mit einem Nullwert des Stroms im Zentrum. Mit einem derartigen Strom wirkt auf den Elektronenstrahl die Kraft entlang der Richtung der Vektorsumme der Kräfte der Magnetfelder der zugeordneten Spulen, wodurch der Elektronenstrahl nach oben und unten, nach rechts und links, abgelenkt wird, so daß die festgelegte Zeile von Lumineszenzpunkten, insbesondere Glanzpunkten, auf dem fluoreszierenden Bildschirm gebildet wird.
Ein Elektronenstrahl durchläuft den Vakuumabschnitt der Ablenkspule, und innerhalb der Ablenkspulenschaltung sind eine Ablenkspule sowie andere elektrische Teile enthalten, mit Induktivitätskomponenten, beispielsweise Transformatoren, usw.. Kehrt der "Sägezahn"-Signalstrom die Richtung um den Nullwert um, insbesondere während der Zeitperiode B-C, so wird die elektromotorische Gegenspannung aufgrund der elektromagnetischen Induktion erzeugt. Die zyklische elektromotorische Gegenspannung erhöht den irregulären Stehwellen-Rauschstrom, der immer vorliegt und um das Gebiet des Nullwerts des "Sägezahn"-Signalstroms zentriert ist. Der Stehwellen-Rauschstrom wird dem normalen "Sägezahn"- Signalstrom überlagert, und es ergibt sich ein "Sägezahn"- Signalstrom mit einer außerordentlich irregulären Signalform, wie in Fig. 5(b) gezeigt ist, wodurch die Abweichung von den normalen Leuchtpunkten auftritt. Im Ergebnis wird die auf den Fluoreszenzbildschirm reproduzierte elektronische Bildanzeige außerordentlich verschwommen.
Bei der in Fig. 4 gezeigten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist der Schaltungsaufbau so ausgebildet, daß jedes Rauschreduzierelement (1) im Lauf der Verdrahtung zum Kombinieren der Anschlüsse (17), (18) mit den horizontalen Ablenkausgangsanschlüssen (21), (22) der horizontalen Ablenkspule (15) angeschlossen ist, sowie zum Kombinieren der Anschlüsse (19), (20) und der vertikalten Ablenkausgangsanschlüsse (23), (24) mit der vertikalen Ablenkspule (16), beispielsweise in Serie zu den Seiten der Spulenanschlüsse (17), (21), und (20) und (24).
Bei derartigen Schaltungen wird der Betrieb der vorliegenden Erfindung unter Bezug auf die horizontale Ablenkschaltung (15) als Beispiel beschrieben. Es sei angenommen, daß der horizontale Ablenkausgangsanschluß (22) die Pluspolarität des "Sägezahn"-Signals ist, und daß das Rauschreduzierelement (1) derart angeschlossen ist, daß der Strom vom n-Typ (3) zum p- Typ (2) fließen kann. In diesem Zeitpunkt findet eine Peltier-Wärmeabsorption in der Rauschreduzierelement- Verbindung (4) statt, sowie eine Peltier-Wärmeerzeugung bei den Elektrodenverbindungen (5), (6), wodurch die Rauschreduzierelement-Verbindung (4) eine geringere Temperatur als die Elektrodenverbindungen (5), (6) aufweist. Aus diesem Grund wird eine Temperaturdifferenz zwischen der Rauschreduzierelement-Verbindung (4) und den Elektrodenverbindungen (5), (6) erzeugt, und durch eine derartige Temperaturdifferenz werden elektromotorische Gegenkräfte aufgrund des Seebeck-Effekts erzeugt, und zwar mit der Pluspolarität bei der Elektrodenverbindung (5) und der Minuspolarität bei (6).
Der Strom aufgrund der durch den Seebeck-Effekt bewirkten elektromotorischen Gegenkraft unterbindet und löscht den elektromagnetischen Gegeninduktionsstrom durch die wechselweise Reaktion zwischen dem Strom und der Spule, was der Grund für die stehende Welle ist, die während des Prozesses des "Sägezahn"-Signalstromdurchgangs im Nullpunkt ist. Dieser Effekt unterbindet denselben Effekt, unabhängig von der Richtung der Polarität des Rauschreduzierelements und dem horizontalen Ablenkausgangsanschluß.
Ein ähnlicher Vorgang tritt auch während des Prozesses des Umkehrens der Stromrichtungen bei den "Sägezahn"-Signalen in den horizontalen und vertikalen Ablenkspulenschaltungen auf, wodurch sich die normale "Sägezahn"-Signalform der elektronischen Bildanzeigeeinrichtung konstant aufrecht erhalten läßt. Im Ergebnis lassen sich außerordentlich normale Leuchtpunkte realisieren, zum Erzielen einer scharfen elektronischen Bildanzeige, naturgetreu zu den Eingangssignalen
In der Ausführungsform, bei der das Rauschreduzierelement in Serie zu der Kathode der Bildempfangsröhre und in der Bildausgabeschaltung eines Farbfernsehens eingefügt ist (vgl. Fig. 6), wurden insbesondere die schwarze, die weiße und Zwischenfarben verbessert, mit kleineren Buchstaben und Darstellungen, die sich klar anzeigen ließen. Das Ergebnis deutet darauf hin, daß sich nicht nur die Signalfom in der Nähe des Ausgangs von 0, sondern auch das Rauschen bei der Signalform unter Anwendung einer Gleichstromvorspannung wirksam eliminieren läßt.
Die Tabelle 5 zeigt spezifische Beispiele für Geräte, beispielsweise ein Radio, ein Fernsehgerät, usw., die für Bestätigungstests der Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung eingesetzt wurden. Bei diesen Geräten wurden die in der Tabelle 4 gezeigten Rauschreduzierelemente in die Schaltung eingefügt, um den Rauschreduziereffekt zu betätigen. Weiterhin zeigt die Fig. 7 eine Ausführungsform, bei der das Rauschreduzierelement in die Senderantennenschaltung eingefügt ist, und die Fig. 8 eine Ausführungsform, bei der das Rauschreduzierelement in die Inverterschaltung eingefügt ist.
Die Stellen, an denen das Rauschreduzierelement eingefügt ist, sind lediglich Beispiele und nicht begrenzend für die Einfügestellen des Rauschreduzierelements bei elektromagnetischen Geräten.
Neben der elektromagnetischen Einrichtung, dem Akustikgerät und der elektronischen Bildanzeigeeinrichtung, die bei den Ausführungsformen beschrieben sind, wurde eine große Zahl anderer Einrichtungen eingesetzt, einschließlich eines Schaltstellglieds, eines Tonbandgeräts, eines Stabregistriergeräts, eines Eingangstransformators, eines Mikrofons, einer Antenne zum Senden, eines Inverters, eines Umsetzers, usw.. Das Rauschreduzierelement der vorliegenden Erfindung kann durch einfaches Hinzufügen zu der Verbindungsschaltung der Signalausgangsschaltung und zu der Spule von bereits vorliegenden elektromagnetischen Einrichtungen eingefügt werden. Weiterhin ist deren Wirkung auffallend, und die Erfindung der elektrischen oder elektromagnetischen Schaltung mit dem Rauschreduzierelement ist eine außerordentlich neue und nützliche Erfindung. Für die Entwicklungsstufe hochschneller Impulsschaltungen, elektronischer Leiterplatten, elektronischer Verdrahtungen, usw., ist, obgleich es sich nicht um elektromagnetische Einrichtungen handelt, das Rauschreduzierelement gemäß der vorliegenden Erfindung ebenfalls zum Vermeiden der durch die Induktivität erzeugten stehenden Welle und der Reflexionswelle wirksam. Tabelle 1 Thermoelektrische Eigenscharften zahlreicher Materialien
Quelle: Halbleiter-Handbuch (2.Aufl.), S. 461, Ohm Publications, Japan (1982) Tabelle 2 Thermoelektrische Eigenschaften zahlreicher Materialien
Quelle: D.A. Wright: Metall. Rev., 15, (1970) 147. Tabelle 3: Thermoelektrische Energie
a): hohe Reinheit, b): geringe Reinheit, c): für eine Feder, d): Sb(60)-Zn(40)-Legierung
Quelle: Kamekichi Shiba: "Physikalische Konstanten Tabelle", Iwanami Publications, japan (1949)
Shuichi Iida et al: :Physikalische Konstanten Tabelle", Asakura Publications, Japan (1969) Tabelle 4 Untersuchte Rauschreduzierelemente
a), b), c): Freundlicherweise zur Verfügung gestellt von Melcor (Materials Electronic Products Corp.), 994 Spruce St., Trenton, NJ 08648 USA, Tel: (609)393-4178/Fax: (609)393-9461
Typ: a) CP 1.0-050
b) CP 1.0-1-050
c) CP 1.0-17-050L Tabelle 5 Untersuchte elektronische Geräte Sämtliche Rauschreduzierelemente [a) bis g) der Tabelle 4] wurden in Lautsprecherschaltungen eingefügt, sowie horizontale und vertikale Ablenkschaltungen und Bildschaltungen von Fernsehgeräten [1 bis 9], wie unten angeführt:
1) Bei dem portablen Flüssigkristall-Fernseher wurden keine Rauschreduzierelemente in die Horizontalpunkt*Vertikal- Ablenkschaltungen und Bildschaltung nach (9) eingefügt.
2) Sämtliche in die Lautsprecherschaltungen eingefügten Rauschreduzierelemente wurden insgesamt getestet, und der Elementanschlußeffekt wurde erkannt.
3) Im Hinblick auf das Vorliegen der Rauscheleminierwirkung parallel zu einem geringen eingefügten Widerstand bei der horizontalen*vertikalen Ablenkschaltung und der Bildschaltung des Fernsehgeräts wurden die Verbesserungen durch die visuelle Untersuchung mit Fotografien des Videobilds, das mit den Rauschreduzierelementen erhalten wurde, bestätigt.

Claims

1. Elektrische oder elektromagnetische Schaltung, enthaltend:

a) ein Rauschreduzierelement (1) mit

a1) zwei Halbleiterkomponenten (2, 3) mit einer mittleren Verbindung (4), wobei die zwei Halbleiterkomponenten (2, 3) aus unterschiedlichen elektrisch leitfähigen Materialien (p, n) bestehen,

a2) zwei Elektroden (5, 6), die an den beiden Halbleiterkomponenten (2, 3) mit einer mittleren Verbindung (4) befestigt sind, wobei

a3) die elektrisch leitfähigen Materialien (p, n) so ausgewählt sind, daß der Absolutwert der thermoelektrischen Energien der elektrisch leitfähigen Materialien (p, n) 50 µVK&supmin;¹ bei Raumtemperatur übersteigt, und

a4) im wesentlichen keine Gleichrichtungsfunktion bei der Verbindung (4) mit einer Schwellwertspannung von 100 mV oder weniger auftritt, und

b) ein Induktivitätselement.

2. Elektrische oder elektromagnetische Schaltung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Absolutwert der thermoelektrischen Energie des elektrisch leitfähigen Materials (p, n) in dem Rauschreduzierelement (1) den Wert von 100 µVK&supmin;¹ bei Raumtemperatur übersteigt.

3. Elektrische oder elektromagnetische Schaltung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Absolutwert der thermoelektrischen Energie des elektrisch leitfähigen Materials (p, n) in dem Rauschreduzierelement (1) den Wert von 200 µVK&supmin;¹ bei Raumtemperatur übersteigt.

4. Elektrische oder elektromagnetische Schaltung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Absolutwert der thermoelektrischen Energie des elektrisch leitfähigen Materials (p, n) in dem Rauschreduzierelement (1) den Wert von 300 µVK&supmin;¹ bei Raumtemperatur übersteigt.

5. Elektrische oder elektromagnetische Schaltung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Komponenten (2, 3) zwei Elektroden (5, 6) enthalten, die an deren Oberfläche vorgesehen sind.

6. Elektrische oder elektromagnetische Schaltung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Komponenten (2, 3) des Rauschreduzierelements (1) direkt oder über eine Lotschicht verbunden sind.

7. Elektrische oder elektromagnetische Schaltung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Temperatur des Rauschreduzierelements (1) niedriger als 370 K ist.

8. Elektrische oder elektromagnetische Schaltung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Induktivitätselement eine Schwingspule eines Lautsprechers für ein Radio, ein Stereowiedergabegerät oder ein Telefon ist.

9. Elektrische oder elektromagnetische Schaltung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Induktivitätselement eine Ablenkspule in einer elektronischen Bildanzeigeeinrichtung ist.

10. Elektrische oder elektromagnetische Schaltung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Induktivitätselement eine Kathode der Bildröhre einer Fernsehbild-Ausgabeschaltung ist.

11. Elektrische oder elektromagnetische Schaltung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Induktivitätselement eine Antenne ist.

12. Elektrische oder elektromagnetische Schaltung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Induktivitätselement ein Transformator ist.

13. Elektrische oder elektromagnetische Schaltung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Induktivitätselement in Serie angeschlossen ist.

14. Verwendung einer Halbleitereinrichtung, enthaltend:

a) zwei Halbeiterkomponenten (2, 3), mit einer mittleren Verbindung (4), wobei die beiden Halbleiterkomponenten (2, 3) aus unterschiedlichen elektrisch leitfähigen Materialien (p, n) bestehen,

b) zwei Elektroden (5, 6), die an den beiden Halbleiterkomponenten (2, 3) mit einer mittleren Verbindung (4) befestigt sind, wobei

c) die elektrisch leitfähigen Materialien (p, n) so gewählt sind, daß der Absolutwert der thermoelektrischen Energie in den elektrisch leitfähigen Materialien (p, n) den Wert von 50 µVK&supmin;¹ bei Raumtemperatur übersteigen, und

d) im wesentlichen keine Gleichrichterfunktion bei der Verbindung (4) mit einer Schwellwertspannung von 100 mV oder weniger auftritt,

und zwar als Rauschreduzierelement (1) zum Reduzieren des Rauschanteils in einer elektrischen oder einer elektromagnetischen Schaltung.

15. Verwendung einer Haibleitereinrichtung nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, daß der Absolutwert der thermoelektrischen Energien der elektrisch leitfähigen Materialien (p, n) in der Halbleitereinrichtung einen Wert von 100 µVK&supmin;¹ bei Raumtemperatur übersteigt.

16. Verwendung einer Halbleitereinrichtung nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, daß der Absolutwert der thermoelektrischen Energien der elektrisch leitfähigen Materialien (p, n) in der Halbleitereinrichtung einen Wert von 200 µVK&supmin;¹ bei Raumtemperatur übersteigt.

17. Verwendung einer Halbleitereinrichtung nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, daß der Absolutwert der thermoelektrischen Energien der elektrisch leitfähigen Materialien (p, n) in der Halbleitereinrichtung einen Wert von 300 µVK&supmin;¹ bei Raumtemperatur übersteigt.

18. Verwendung einer Halbleitereinrichtung nach einem der Ansprüche 14 bis 17, dadurch gekennzeichnet, daß die Komponenten (2, 3) der Halbleitereinrichtung zwei Elektroden (5, 6) enthalten, die an deren Oberfläche vorgesehen sind.

19. Verwendung einer Halbleitereinrichtung nach Anspruch 18, dadurch gekennzeichnet, daß die Komponenten (2, 3) direkt oder über eine Lotschicht verbunden sind.

20. Verwendung einer Halbleitereinrichtung nach einem der Ansprüche 14 bis 19, dadurch gekennzeichnet, daß die Temperatur der Halbleitereinrichtung niedriger als 370 K ist.