DEP0034432DA - Schaltungsanordnung zur Regelung des Stromes bei schnell veränderlichen Spannungen - Google Patents

Description

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s & Halnfce Λ.ΰν Abt, i'&A/Fg, Muenehen ;■ '-.;■. ·.' /entabtüliurig ■'. .Erfinder ;■ -\.P/of .Dr .Waiter Schottin * ;■ .".■■ M u.e η ΰ ho,η ϊ.'" ■■ :_> . ·' ■ ■.. ?,*>pr,ing„Friedrich .Vf leiderer.' Dienerstr. 15 /".'■■' Kosten tr&oot.·:'WA/Fg Ku^nchen . '

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J3ehaltungsaxiDrdnimg zur Regelung' des "·Strome5; box schnell, " '' dlihS '

In. Signal- und Spreclastroriilcraigen., auch, in Stromvcrsorgungs-- .·.■ ■krbißen,· treteii'dureh Stoüramgeii lileixjGj'' schnelle Spanirnngsaendür-imgen a-Lif in der f oriu von WecUselstroeinsn/Oder¹· Wöchsülstromuenerlagerten Gleiclastroetaen,' watchp wiederliCi Stgorun|::cn in den Vc-rbraiiehcrkreisen oäor Schiipöon; an den elektrischen Einriciivturtgen ii

StroiTi8.bhaengige 'Vidorstamme bekanntyr Art (z.B., ^; äuüi'fvvici.c-rstciinde} . voraeegen.-. awar den Einfluss' variaolor Lei_r : -tuTigen '-VZoit^sK find a -us susehalt on, indem sie auf. einen konstanten SpeisostroiiL einregeln^ sie siiid jodoch vor alle'i ihrer Waorjie-^ tra;;gheit wogen nicht .in der Lagt;₃ 'den Einfluss schneller Spa'ftnvonr.sscli.v.'ankuiig-civ zu u^soitigcn, /Man. kanil' nxax diese beiden 'Bodingtuigen in iiinfacher Weiss.tuid. rait einem einzigen Behalt- .' nittei er·:''u^llen, -wenn man-gokaass der Ei-f inclimg in don, au regelnden β tr omLcrois. ciiiün'.weitgehend traegheitslos arbeitenden Wider- stand einschaltetj. dessen "Kennlinie¹ in weiten. Grenzen einen von ^;dor Spannung' unabhaengigon Strom gewaohrleistGt. Als. Wider standskoerpgr v^rer?.'undfet nan v'orEugsweise ßporrschichtSulleri udor HaIbloit'er'widerstaonab, s.B, WaLfranspitzenj, die ait üornianium ,in .Boruehruiig stehen und 'eine entsprechende Kennlinie aufwel8Gi;i,-,^: In Figur 1 ist oinc g&lcJns Stroia-i^ianranngsktinnlinie dargestellt. ¥Jesentlich ist bei i|iy_? dass lim den ArbaitstainktEhuriza .'■;.'■ (.starlr ausgezo'genoa Kajivenstueel·;:)., der durch den Differenzial- "'■■·■ ' qtiotienten dU/clJ .^e.geüana Scheinvxidorstand i'xior lcloine Spct.tttBungsschvrankungen gross ist_? d.h. der £strou bleibt auch bei .diesen ,;Spannuas3SC}iW'rnkun£,3n praktisch' konstant, -'Er'· haelt^: siea au° ■: ; iler Zurvenl.inie. iJie Stroiaaiinderurigen. pin! .cjlso v/iVsontllbh: ... klüinerv als bei V^rViTunciuiig ,eines Ei senwasser stoff wider Stande^ ';"]' ■. bei Vi eich em bei kleinen Spdnnungsriundarimgen. Strüixtenderi-üagea , in -der ?οκ einer Hystereseschleife irastrmde kauu^n_;i die 2ua;' .Vergleich in -?i£ur 1 strichliert angedeutet ist, Anf der^ anderen ■ Seitö bleibe ;jedesh'fle^ Widerstand ^egwiiucber' Glolchstroa - U/J; \ kli^ was z.B., ^:i!n Hinbliok auf den Si'icifiüstrom erwürischt. lst,^:':■■■ &£'': <' i : ^: 'λ '■ :% ;^;'V;''/'

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liehe Zahl der Störstrellen einer bestimmten Art; prc cnr zu vevste·*·- hen ist, sondern dass 'es "bei gleichzeitiger Anwesenheit von Störstellen mitpcaötiver und negativer Ladung auf die Differenz. der (mit der jeweiligen Ladungszahl der Störstellenionen multiplizierten) positiven und negativen Störstellendichte ankommt,die für die äaumladungsdichtgnmagsgebend ist« Sine effektive positive otörstellendichte von 10 /cnr könnte also zlB» auch dadurch hervor-» gerufen werden»dass in den betreffenden Räumteilen 10 -* positive Ladungsträger und 9 · Iu negative Ladungsträger'vorhanden sin.d_e

Je nach der benötigten Arbeitsspannung ist diese störstellenärme Schicht mehr oder weniger breit zu wählen! z,3_e würde bei einer Arbeitsspannungjavon 50 V und einer Dicke der raumladungsarmen. Schi ch^-von XO₁,' cm die Zusatz feldstärke die Grössenordnung 5GgLCF-'^ _# Iu V/cm erreichen, während die Ruhefeldstärke über ICK V/cm sein mö^r-. Erf indungsgemäßs ist jedoch, weiterhin vorzusehen,, an die in dieser Weise in ihrer Dicke festgelegte raumladungsarme Schicht wiederum .Gebiete mit möglichst hoher Raumladung, gegebenenfalls auch Metalle angrenzen zu lassan^da sonst unnötig hohe Vorwiderstände auftreten, dio die Stromergie— bigkeit der Anordnung begrenzen und den verlangten anfänglichen Steilanstieg der Stromspannungskurve (Figur 1) verhindern würden« Im Pail der Photodiode sind, anscheinend mehr oder weniger zufällig, und in einer durch die Herstellungstechnik noch nicht genügend kontrollierten Weise, innerhalb des Ge-Polykristalls Einzelkristsllit-i nebeneinander gelagert, -von denen der an die Spitce angrenzende einen hohen Gehalt an positiven Überschusselektronen abgebenden Stöstellen aufweist, während alle an diese Berührun,gskri stalle angrenzenden weiteren Einzelkristalle, negative Störstellen besitzen, welche Defektelektronen abgegeben' haben. Hier ist also die Bedingung, dass die Nullzone sehr dünn ist, durch des unstetige Aneinandergrenzen von Gebieten mit stärkerer positiver und stärkerer negativer Störstellendichtre verwirklicht, während für die gemäss der vorliegenden Erfindung verlangte Abnahme der Störstellendichte nach dem Innern der 'Kristallite hin nur mehr oder wemiger zufällige Ursachen vorhanden sind, so doss bei höheren Spannungen der Sättigungscharakter ■ dieser Anordnungen noch unbefriedigend ist und für eine "technische Anwendung nicht geeignet erschien»

Eine vorteilhafte Anwendung der Erfindung"ergibt steh für Speisebrücken in Eerns^rechanlagen«

Speisebrücken in Fernsprechanlagen sollen zunächst die Bedingung erfüllen, dass der Speisestrom einen möglichst konstanten, von der Länge der Anschlussleitung, z„B_e der Teilnehmerleitung ,unabhängigen Wert hat. Bei Wähleranlagen kommt die Forderung hinzu, dass das in der Speisebrücke liegende Stromstossempfangsrelais mit Rücksieht auf die von der Teilnebmernu^mernscheibe ausgesandten ■ Impulse eine möglichst geringe Induktivität hat, damit die Im- . pulsverzferrung klein bleibt und von 'der Länge der Teilnehmerleitung unabhängig ist., Auf.-4e3?--anderen-Seite- soll·- d^r* Scheinwiderstand der Speisebrücke für-Sprechströme;wegen¹der Dämpfung und für Störströme, die aus der Speisebatterie kommen, %<kder durch Ausgleichströäe.-in der Erde über die Kapazität d.es Teilnehmerkabcls hervorgerufen werden,. hoch sein, damit die Baeiniluseuhg der Scx'ecb.stüomkreise <lurch die-St or ström

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Um diese Bed^n»J«€*n-in-..4Jirei^> Gesamtheit au - ©^füllen» Wird gemäsa der EffEndung ein strontabhängiger, tä los arbeitend Widrstand dessen Kennli

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los arbeitender Widerstand, dessen Kennlinie weitgehend einen von der Spannung unabhängigen Strom au£weis"b_B in die Speise— ■ brücke gelegt* ■ -

!Durch die Einschaltung von Eiaenwasserstoffwläerstä-nden in den. Speisestromkreis können, wie schon erwähnt, diese Bedingungen nicht erfüllt werden, - da infolge der Wärmeträgheit dieser ?/iderstände auch schon bei kleinen, aber schnell veränderliche;η Spannungen, bereits Stromänderungen· auftretentweiche sich in den Sprechkreisen störend bemerkbar machen»

Figur 2 zeigt eine bekannte· Schaltung für eine Fernspz»echanlage_e bei -welcher dio Speisebrücke bestehend aus, den beiden Wicklungen des Stromstossempfnngsrelais A im ersten Gruppenwähler I GW angeordnet ist. Die Batterie B speist über die beiden Wicklungen das Relais A, die beiden Sprecharme des Vorwählers VW und die in einem Zabel K verl-ufenden Sprechadern-der Teilnehmerleitung die Teilnehmersteile Tn. Das Relais A besitzt; eine geringe Induk tivität und eine hohe %pfiiadlichkeit; letztere wird z„B« durch eirie geringe Kontaktfederbelastung erreicht* In Reihe' mit den Wicklungen des Stromstossempfangsrelais A sind gemäss der Erjtin*· dung Widerstandskörper R geschaltet, deren Strom^-Spannungskennr· ' linie den in Figur' 1 dargestellten Verlauf hat. Damit ist der Scheinwiderstand' , . (dU) gegenüber Sfctiratrsfomen ^ehr «?»♦*>«■

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die Störströiae werden, vom Sprechstromkreis ferngehalten» Der

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Der erfin4ungsgemäss,e Widersttinä. lässt' sich "auch in anderen V Schaltungen · anwenden- wo'es darauf apkomnrfc, trägheitslbs zu ■-regeln»' %1μ. weilreres -Beispiel sei, wia.in Big,'-3^:Sangedeutet^ die Einöchaltung-'-eines ßß$©hani Widerstandes in den von einem -indulEtor geepeis-ten Stromkreis. genannt Der ,Widerstand-S- dieöt - hier zur ^,eE^^r^UBg-des-'Itöiu^-örsfromg bei Kur?.Schlüssen im Art^Snfi^romkreis. Sr verhindert die sonst'.bei Kurz&ohlüssen auftretende grosse Schwächung des Induktormagneten*

Auch für die Regelung des Speisestromes (-Heizstromes) von VacLL rohren lassen sich die erfindungsgemässen Widerstände mit Vorteil verwenden anstelle der .bisher gebräiichl5.cb.en E-i^enaAsseirstaffücnd Ud±±dbäd

Anläget 11 Patentansprüche
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1. .Patent an Sprüche«

   Ii Sehaltungsanordnung zur Regelung des Stroi&s bei schnell veränderlichen Spannungen (Wechselströmen oder Wechselst**®»®

   überlagerten GrIeichströmen)_? dadurch gekGnnzeiehnet_fäass in den zu regelnden Stromkreis ein weitgetie^id trägheitslos . arbeitender Widerstand eingeschaltet wird₈ dessen Kennlinie in weiten Grenzen einen von der Spannung unabhängigen Strom gewährleistet«

   2_e Schaltungsanordnung nach Anspruch l_f dadurch, gekennzeichnet« dass als träghoitslos arbeitender Widerstand in den zu regelnden Stromkreis eine Sperrschicht^eile öder ein Halbleiterwiderstand mit der entsprechenden Kennlinie eingeschaltet id

   3* Schaltungsanordnung nach Anspruch . , 2₉ dadurch gekennzeichnetg dass in den zu >regelnden Stromkreis ein Halbleiterwiderstand in der Form von Wolframspitzen auf Germanium eingeschaltet wird, ■ , ■ ..

   ^ Ih.Schaltungsanordnungen nach Anspruch 1 und 2 verwendete * Haibleiteranordnung₉ dadurch gekennzeichnet^ dass die Halbleiteranordnung als wirksames Widerstandselement eine ^ dünne Raumladungszone (von der Grössenordnung einiger ΙΟ"-' bis zu. 10 cm) enthält* an der sich bereits ohne Stromdurehgang eine Huhespannung von etwa 1/2 bis 1 V ausgebildet -hatk sodass Ruhefeldstärken von der Grössenordnong ICr V/cm und mehr auftreten* während eine zusätzliche Premdspennung sich über eine bedeutend · grössere Schichtdicke (Grössenordnunß'lO bis 10""-^cm) vertsilt_e so dcs$ die auiÄtaliche Betriebsfeldstärke unter der Ruhefeldstärke bleibt oder ei© wenigstens nicht erheblich.übersteigt«

   5« Halbleiteranordnungen nach Anspruch 4_P gekennzeichnet durch Einbau grogses effektiver Störstellejidichten (Grösgea-Ordnung über 10 ?cnr) in der unmittelbaren. Umgebung dei» dünnen Nullzone ₉ während der oder die an die Nullzöne angrenzenden Halbleiter in einer weiteren etwa 10 bis 10 ■* cm dicken Schicht nur geringe effektive Störstellen- · dichten aufweisen (Grössenordnung ICr" /onr )*

   |_B Anordnung nach Anspruch 5_f dadurch., gekennzeichnete dass an die Btörstellenarme dickere Sonicht wieder ein störstell enreicher bzw_a gut leitender Körper angrenzte,

   7* Anordnung nach Anspruch 5_f dadurch gekennzeichnet_tdass die verlangte geringe effektive Störstellendichte durch Überlagerung grösserer psotiver und ,negativer Störstellendichten erzeugt wird,deren Ladungen sioh nahezu aufheben*

   8* Anordnung nach einem der Ansprüche 4 biis 7® dadurch ge- _ ^ kennseiehnet^ dass die Nullzore durch eine at der ' Urenae halbleiter / Metall sich ausbildende Randschicht (physikalische Sperrschicht) gebildet wird«'

   9. Anordnung nachreinem der Ansprüche 4 bis 7₉ dadurch gekenn«* zeichnet, äe&k die Nullzone beiderseits von Halbleitern "begrenzt istj_s wobei ala Ursache" der sioh aiisblläenäsn RuhepctentisvTiifferenz entweder¹'der tiberschuss- baw_e Defekt*- Ieiv.p-ivi---.T?-'.ir\7?;-r- d.pr homogenen aneinander grenzenden Teil© ein.y£ -._-λ-.-:■■: :.-.rcu. Harclsxt;i.-i-!3 Vicfcacam, .sein k?>n.n^ oder der

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   *·*, wobei als tessar te ^^ Äi»bUüe«Ä«i ttatblei««« PtokiöM ^Qto ki_iimi

   bzw* Def ektleituDgsch^iakter ssweies» aneinander d^Hlblfc

   ^«Schaltungsanordnung zur Regelung des Stromes durch ■ Widerstände gemäss den Ansprüchen 1 — 9a gekennzeichnet durch ihre Anwendung in Signal« und Speis estrom~Kreisen von Fernsprechanlageng wie Teilnehmerspeisebrücken« lGduktorstroinkreisen_t Impiilsfcreisen^ ieraej?.für Hei?« . kreise von VacuumrÖhren u<,dgle ^h

   11« Schaltur.grsanordnung -nach Anspruch 10_? cte&uxch gekennzeich-iet_t dass die trägheitslos arbeitenden. Widerstände" ic'Reihe mit den Speisebrückenrelais d$s Speisekreises einer Peasnsprechteilnehmerstelle geschaltet; sind«, ' ■'.