DE911756C - Spannungsregler - Google Patents

Description

Elektrische Trockenventile, auch Trockengleichrichter genannt, d^;. h. feste Leiter mit beträchtlich verschiedener Leitfähigkeit in verschiedenen Richtungen, können bekanntlich als eine besondere Art spannungsabhäingiger Widerstände bezeichnet werden, in dem ihre Strom-Spannungs-Charakteristik gekrümmt ist, und zwar oft in ganz eigenartiger Weise. In der gewöhnlichen Durchgangsrichtung ist diese Krümmung jedoch in der Regel nicht so stark hervortretend, daß die Trockenventile in dieser Richtung gewöhnlich als spannungsabhängige Widerstände ausgenutzt werden. In der entgegengesetzten Richtung, die als Sperrichtung bezeichnet wird, lassen solche Ventile bei richtiger Ausführung bis zu einer gewissen Grenze, der Sperrspannungsgrenze, nur einen ganz unbedeutenden Strom hin durch, den man gewöhnlich als Leckstrom bezeichnet. Ein Überschreiten der genannten Spannuiigsgrenze wurde im allgemeinen als schädlich für das Ventil betrachtet.

Man hat nun die überraschende Beobachtung gemacht, daß man in gewissen Fällen, wenigstens bei der Innehaltung gewisser Vorsichtsmaßnahmen, derartige Trockenventile in der Sperrichtuing wesentlich über die Sperrspannungsgrenze hinaus belasten kann, ohne daß sie beschädigt werden. Am wichtigsten ist hierbei, eine Überhitzung der Ventile zu vermeiden, was entweder dadurch geschehen kann, daß sie während so kurzer Zeitabschnitte belastet werden, daß ihre eigene Wärmekapazität genügt, um die entwickelte Wärmemenge ohne Überhitzung aufzunehmen, oder daß man für

eine wirksame Kühlung Sorge trägt, wenn die Belastung während· längerer Zeitabschnitte dauern muß.

Von den beiden Hauptarten von Trockenventilen, die gegenwärtig technische Verwendung finden, hat sich gezeigt, daß besonders die Selenventile bei einer Belastung in der S per richtung über die Sperrspannungsgrenze hinaus eine ziemlich scharfe Krümmung der Strom-Spannungs-Charakteristik

ίο aufweisen, oberhalb welcher der Strom für nur eine ziemlich unbedeutende Steigerung der Spannumg beträchtlich wächst. Die Strom-Spannungs-Charakteristik ist mit anderen Worten beispielsweise derjenigen einer Glimmlampe ähnlich, von welcher das Ventil sich jedoch dadurch unterscheidet, daß die Krümmung bei beträchtlich niedrigeren Spannungswerten auftritt. Die Charakteristik der Kupferoxidulventile oberhalb der Sperrspannungsgrenze nähert sich dagegen mehr der Charakteristik der bisher gebräuchlichen Typen fester spannungsabhängfiger Widerstände.

Da nach gewissen Theorien die Wirkung gewöhnlich fester spannungsabhängiger Widerstände wenigstens teilweise als durch im Innern¹ der Leiter

as auftretende Sperrschichten bedingt betrachtet wird, die in großer Anzahl sowohl in Reihe wie parallel geschaltet sind, werden im Gegensatz hierzu die Trockenventile als Halbleiterkörper mit individuellen Sperrschichten definiert.

In mehreren Fällen, wo spannungsabhängige Widerstände Verwendung finden, ist es nun erwünscht, daß die Strom-Spannungs-Oharakteristik im Arbeitsbereich scharf gekrümmt ist¹, und die Erfindung betrifft die Verwendung von Halbleiterkörpern mit individuellen Sperrschichten als spannungsabhängige Widerstände in einem solchen Fall, nämlich bei Spannungsreglern der Art, bei der die zu regelnde Spannung einer Kombination von in verschiedenem Maße spannungsabhängigen Widerständen derart aufgedrückt wird, daß eine elektrische Regelgröße ihr Vorzeichen wechselt, wenn die zu regelnde Spannung ihren Nennwert durchschreitet. Die einfachste Art einer derartigen Widerstandskombination ist eine Wheatstonsche Brückenschaltung, in der zwei entgegengesetzte Seiten des Vierecks aus konstanten Widerständen und die zwei übrigen aus spannungsabhängigen Widerständen bestehen, die beim Nennwert der Spannung dieselben Werte wie die konstanten Widerstände haben. Die Regelgröße ist¹ dann der Strom oder die Spannung am Brückenleiter. Eine andere Art einer derartigen Kombination ist eine solche, bei der die in verschiedenem Maße span- I nungsabhängigen Widerstände in Reihe mit verschiedenen, gewöhnlich einander entgegenwirkenden vormagnetisierenden Gleichstromwicklungen einer Drosselspule oder magnetisierenden Wicklungen eines entsprechenden Apparats eingeschaltet sind. Bei der Verwendung von Trockenventilen als solche spannungsabhängige Widerstände sollen sie von der zu regelnden Spannung in der Sperrichtung belastet werden. Gleichzeitig soll die auf jede Sperrschicht normal aufgedrückte Spannung etwas oberhalb der bei der Verwendung als Ventil geltenden Sperrspannung der Sperrschicht liegen, wodurch die Spannungsabhängiigkeit der Widerstände am größten wird, ohne daß eine gefährliche Überbelastung eintritt. Es kann hierbei empfehlenswert sein, die Widerstände mit künstlicher Kühlung zu versehen.

Da bei der Verwendung von Halbleitern mit individuellen Sperrschichten gemäß der Erfindung die Leitfähigkeit in der früher als normal betrachteten Richtung keine Rolle spielt, können auch andere Halbleiter als die für Sperrventile bisher verwendeten in Frage kommen, z. B. halbleitende Emails. Es ist auch nicht notwendig, daß die Ausbildung einer Sperrschicht auf der anderen Seite des Halbleiters verhindert wird, sondern es kann sogar in mehreren Fällen erwünscht sein, daß solche Sperrschichten auf beiden Seiten vorhanden sind, so daß die Spannungsabhängigkeit in beiden Richtungen symmetrisch wird.

Claims (3)

PATENTANSPBOCHE:

1. Spannungsregler, bei dem die zu regelnde Spannung einer Kombination von in verschiedenem Maße spannungsabhängigen Widerständen derart aufgedrückt wird, daß eine elekirische Regelgröße ihr A^orzeichen wechselt, wenn die zu regelnde Spannung ihren Nennwert durchschreitet, dadurch gekennzeichnet, daß als spannungsabhängige Widerstände Halbleiterkörper mit individuellen Sperrschichten in solcher Schaltung verwendet werden·, daß sie von der zu regelnden Spannung in der Sperrrichtung belastet werden.

2. Spannungsregler nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die normale Spannung jeder Sperrschicht etwas oberhalb ihrer bei der Verwendung als Ventil geltenden Sperrspannung liegt.

3. Spannungsregler nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Halbleiterkörper mit künstlicher Kühlung ausgerüstet sind.