DE951939C

DE951939C - Amplifier which is based on the utilization of the change in the electrical resistance of a resistance body arranged in a magnetic field

Info

Publication number: DE951939C
Application number: DES37541A
Authority: DE
Inventors: Dipl-Phys Dr Friedrich Kuhrt
Original assignee: Siemens AG
Current assignee: Siemens AG
Priority date: 1954-02-11
Filing date: 1954-02-11
Publication date: 1956-11-08

Description

Verstärker, der auf der Ausnutzung der Änderung des elektrischen Widerstandes eines in einem Magnetfeld angeordneten Widerstandskörpers beruht Die Erfindung bezieht sich auf einen Verstärker, der auf dler Ausnutzung der Änderung des elektri,schen Widerstandes beruht, die ein stromdurchflossener Widerstandskörper unter der Einwirkung eines Magnetfeldes erfährt. Es ist bekannt, für einen derartigen Verstärker einen Widerstandskörper aus Wismut anzuwenden. Dieser wird zumeist in der Form einer Spirale zwischen den Polschuhen einer Magnetfeldanordnung angeordnet, in deren Feldwicklung der Steuerstrom fließt. Der Ausgangswiderstand des Verstärkers, der durch den Widerstand der Wismutspürale gebildet w@izd, verändert sich entsprechend dem steuernden Magnetfeld bzw. dem es erzeugenden Steuerstrom, so daß die Ausgangsspannung entsprechend groß oder klein Ist. Bei diesen bekannten Verstärkern ist es an sich gleichgültig, ob der gesteuerte Ausgangsstrom ein Gleich- oder ein Wechselstrom ist.Amplifier based on the utilization of the change in electrical resistance a resistance body arranged in a magnetic field is based. The invention relates focus on an amplifier that is designed to take advantage of the change in electrical power Resistance is based, which a current-carrying resistance body under the action experiences a magnetic field. It is known to use one for such an amplifier Use resistance bodies made of bismuth. This is mostly in the form of a spiral arranged between the pole pieces of a magnetic field arrangement, in the field winding the control current flows. The output resistance of the amplifier given by the resistor the bismuth spiral formed w @ izd, changes according to the controlling magnetic field or the control current generating it, so that the output voltage is correspondingly large or is small. With these known amplifiers, it does not matter whether the controlled output current is a direct or an alternating current.

Ein Verstärker verwandter Art ist auch im Hauptpatent 9¢9 246 beschrieben. Jedoch handelt es sich bei den dort verwendeten Widerstandskörpern um eine neue Art, mit denen bisher nicht erreichte Wirkungen erzielbar sind. Die neuen Stoffe weisen eine »magnetische Sperrschicht« auf und stellen kristalline Halbleiter dar, insbesondere elektronische Eigenhalbleiter, mit kontinuierlich steuerbarem Gleichrichtereffekt und neuartigen Eigenschaften. Die magnetische Sperrschicht ist eine an Elektronen-Loch-Paaren verarmte Zone, die durch ein den Widerstandsstrom erzeugendes elektrisches Feld und durch die dazu senkrechte Komponente eines zusätzlichen magnetischen Feldes hervorgerufen ist. Die Steuerung des Gleichrichtereffektes kann durch verschiedene Einflußg rößen erfolgen. Außer einer Steuerung durch das genannte magnetische Feld ist noch eine Steuerung durch ein zusätzliches elektrisches Feld und/ oder durch eine Strahlung möglich. Je nach den äußeren Steuerungsbedingungen kann eine Ventilwirkung in positiver oder in negativer Richtung vorliegen.An amplifier of a related type is also described in the main patent 9 [9,246]. However, the resistor body used there is a new one Kinds with which previously unachieved effects can be achieved. The new fabrics have a "magnetic barrier layer" and represent crystalline semiconductors, in particular self-contained electronic semiconductors, with continuously controllable Rectifier effect and novel properties. The magnetic barrier is a zone depleted of electron-hole pairs, which is caused by the resistance current generating electric field and through the perpendicular component of an additional magnetic field is caused. The control of the rectifier effect can take place through various influencing factors. Besides a control by the said magnetic field is still controlled by an additional electric field and / or possible by radiation. Depending on the external control conditions there can be a valve effect in a positive or in a negative direction.

Der durch Verstärker mit Widerstandskörpern mit magnetischer Sperrschicht erreichte wesentliche Vorteil gegenüber bekannten Verstärkerein:richtungen ähnlicher Art besteht darin., d.aß mit dem neuen Verstärker ,erheblich größere Leistungen bei wesentlich besserem Wirku.ngsgTad und zugleich in ,vesentlach größerem Bereich gesteuert werden können als mit dem bekannten Wismutverstärker. Der neue Verstärker eignet sich zur Lösung von starkstromtechnischen Aufgaben. Ein bevorzugtes Anwendungsgebiet stellt die Steuerung und Regelung von elektrischen Maschinen oder der Leistungsaufnahme von Verbrauchern dar.The one through amplifiers with resistive bodies with a magnetic barrier layer Significant advantage achieved over known amplifier devices: similar directions Art consists in that, i.e. with the new amplifier, considerably greater powers with much better effectiveness and at the same time in a much larger area can be controlled than with the known bismuth amplifier. The new amplifier is suitable for solving high-current technical tasks. A preferred area of application provides the control and regulation of electrical machines or the power consumption of consumers.

Die steuerbaren Widerstandakörper mit magnetischer Sperrschicht nach der Hauptpatentanmeldung gestatten- es jedoch .infolge 1:hTer Ventilwirkung ohne weiteres nicht, . Verstärker für Wechselstromverbraucher herzustellen. Dies zu ermöglichen, ist die Aufgabe der vorliegenden Erfindung. Die Erfindung besteht i,m wesentlichen-darin, beim Verstärker nach der Hauptpatentanmeldung zwei in einen Wechselstromkreis eingeschaltete, in bezeig auf .ihre DurchlaBr ichtung gegensinnig gesteuerte Widerstandskörper mit magnetischer Sperrschicht vorzusehen.The controllable resistance body with magnetic barrier layer according to of the main patent application, however, as a result of 1: the valve action without no further,. Manufacture amplifiers for AC consumers. To enable is the object of the present invention. The invention essentially consists in in the amplifier according to the main patent application two switched on in an alternating current circuit, in relation to their passage direction, resistance bodies controlled in opposite directions provide magnetic barrier layer.

Zur näheren Erläuterung der Erfindung sind in der Zeichnung .einige mögliche Schaltungsbeispiele für den neuen Verstärker dargestellt.For a more detailed explanation of the invention, some are in the drawing possible circuit examples for the new amplifier are shown.

In Fig. i liegen zwei hintereinandergeschaltete Widerstandskörper i und 2 mit magnetischer Sperrschicht in Reihe mit einer Last 3 an zwei Klemmen 4, 5, an die eine nicht näher daTgestellfie Wechsels:tromquelle angeschlossen ist. Zur Steuerung dienen zwei Magnetfeldanordnungen, die symbolioeh durch zwei Feldwicklungen 6, 7 angedeutet sind. Diese sind ebenfalls in Reihe geschaltet und werden von einer Stromquelle 8 veränderbarer Spannung gespeist. Die Wnklerstand-skörper i und 2 sind in bezug auf die zugehörigen Steuerwicklungen 6 und 7 derart angeordnet, daß der eine von ihnen nur für die positiven und der andere nur für die negativen Halbwellen des Wechselstromes als steuerbares Ventil wirkt. Wind beispielsweise eine in der Richtung des Pfeiles-9 fliegende Halbwelle betrachtet, so wird diese durch den Widerstandskörper 2 ungehindert hindurchgelassen, während gleichzeitig durch den Widerstandskörper i ein Widerstand entsprechend der Aussteuerung durch die Stromquelle 8 vorliegt. Bei der negativen Halbwelle, die durch den Pfeil io angedeutet -ist, liegen die umgekehrten Verhältnisse vor. Es ergibt sich dadurch .im Verbraucher 3 eine Wechselspannung, deren. Höhe durch die Einstellung der Stromquelle 8 bestimmt wird.In Fig. I there are two resistor bodies connected in series i and 2 with magnetic barrier in series with a load 3 on two terminals 4, 5, to which an alternating power source that is not closer to the table is connected. Two magnetic field arrangements are used for control, symbolically by two field windings 6, 7 are indicated. These are also connected in series and are controlled by one Power source 8 fed variable voltage. The Wnklerstand body i and 2 are with respect to the associated control windings 6 and 7 arranged so that the one of them only for the positive and the other only for the negative half-waves of the alternating current acts as a controllable valve. Wind for example one in the When viewed in the direction of the arrow-9 flying half-wave, this is caused by the resistance body 2 let through unhindered while at the same time through the resistance body i there is a resistance corresponding to the modulation by the current source 8. In the negative half-wave, which is indicated by the arrow io, the reverse conditions. This results in an alternating voltage in consumer 3, whose. Height is determined by the setting of the power source 8.

Es ist auch möglich, beim Verstärker nach. der Erfindung zwei parallel geschaltete Widerstandskörper vorzusehen. Hierbei wird vorteilhaft zur Vergrößerung von Steuerbereich und Wirkungsgrad. mit jedem Widerstandskörper der Parallelschaltung ein Ventilentgegengesetzter Sperrichtung in Reihe geschaltet. Dies ist in Fig.2 dargestellt. Die nicht steuerbaren Ventile sind mit i i und 12 bezeichnet. Die anderen Einzelteile mit ihren Bezugszeichen entsprechen denen nach Fig. i. An Stelle von zwei Steuerwicklungen 6,7 wie in Fig. i ist für beide Widerstandskörper nur eine gemeinsame Süeuerwicklung 6 vorhanden.It is also possible to look at the amplifier. the invention to provide two resistance bodies connected in parallel. This is advantageous for increasing the control range and efficiency. with each resistance body of the parallel connection, a valve of opposite blocking direction is connected in series. This is shown in Fig.2. The non-controllable valves are labeled ii and 12. The other items with their reference numerals correspond to those of Fig. I. Instead of two control windings 6, 7 as in FIG.

Der Verstärker nach der Erfindung kann. auch so ausgeführt sein, daß er anstatt Wechselstrom Gleichstrom steuerbarer Größe an einen- Verbraucher abgibt. Dies kann durch verschiedene Schaltungen erreicht werden, beispielsweise durch eine Mittelpunktschaltung oder, wie in Fig. 3 dargestellt, durch eine Grätzbrückenschaltung aus vier nicht steuerbaren Ventilen i i bis 14, bei der in zlvei benachbarte Brückenzweige je ein steuerbarer Halbleiterwiderstand i bzw. 2 mnt magnetischer Sperrschicht derart angeordnet werden, daß deren Sperrrichtung zu der der nicht steuerbaren Ventile i i bis 14 entgegengeTichtet ist. Die anderen Teile der Fig. 3 mit ihren Bezugszeichen stimmen mit denen nach; Fig. 2 überein-.The amplifier according to the invention can. also be designed so that Instead of alternating current, it delivers direct current of controllable size to a consumer. This can be achieved by various circuits, for example by a Midpoint circuit or, as shown in FIG. 3, by a Graetz bridge circuit from four non-controllable valves i i to 14, in which zlvei adjacent bridge branches a controllable semiconductor resistor i or 2 mnt magnetic barrier layer such be arranged that their blocking direction to that of the non-controllable valves i i to 14 counteracted. The other parts of FIG. 3 with their reference numerals agree with them; Fig. 2 coincides.

Die Erfindung ist im übrigen nicht auf die dargestellten Ausführungsbeispiele beschränkt. So sind beispielsweise auch Verstärker in mehrphasiger, beispielsweise dreiphasiger Schaltung möglich. Eine Ausführung des neuen, Verstärkers mit nur einer Magnetfeldanordnung je Phase, also einer gemeinsamen Steuerwicklung für zwei Widerstandskörper, wird bevorzugt. Infolge der den Widerstandskörpern mit magnetischer Sperrschicht innewohnenden Eigenschaften ist-eine Steuerung des neuen Verstärkers anstatt durch das Magnetfeld auch. bei beispielsweise konstantem Magnetfeld durch ein zusätzliches Potentialfeld und/oder eine Strahlung möglich.The invention is otherwise not limited to the illustrated embodiments limited. For example, amplifiers are also in multiphase, for example three-phase circuit possible. A version of the new, amplifier with only one Magnetic field arrangement per phase, i.e. a common control winding for two resistor bodies, is preferred. As a result of the resistance bodies with a magnetic barrier layer inherent properties is-a control of the new amplifier rather than through the magnetic field too. with a constant magnetic field, for example, by an additional Potential field and / or radiation possible.

Claims

PATENT CLAIMS: i. Amplkex, which is based on the utilization of the change in electrical resistance experienced by a current-carrying resistance body with a magnetic barrier layer arranged in a magnetic field, according to main patent 949 246, characterized in that two connected to an alternating current circuit, controlled in opposite directions with regard to their forward direction Resistance bodies are used. z. Amplifier according to Claim i, characterized in that the resistance bodies are arranged in the same magnetic field. 3. Amplifier according to claim i or z, characterized in that the resistance bodies are connected directly in series and in series with the load to the AC power source. q .. Amplifier according to claim i or a, characterized in that the resistance bodies are each in series with uncontrolled valves. are connected in the opposite direction and that the series connections are parallel to each other in series with the load and the AC power source. 5. Amplifier according to claim i or z, characterized in that the semiconductor resistors in adjacent branches of a Graetz rectifier bridge -aus u.ngesteuerten rectifiers are arranged in such a way that their reverse direction is opposite to that of the semiconductor resistors.