DE1762461C3 - Elektronische Schaltvorrichtung - Google Patents

Description

Die Erlindung betrifft eine elektronische Schaltvorrichtung mit einem im Scruiltcrhetrieh arbeitenden und in einem Schallkreis liegenden Transistor, mit lipin eine in einem Steuerkreis Heuende Steuervorrichtung gekoppelt ist, an die eine erste Spannungsquelle zum Einschalten des Transistors anschließbar ist und mit lichtabgebenden Halbleiterelementen im Steuerkreis sowie mit von den letzteren galvanisch j getrennten, lichtempfindlichen Halbleiterelementen zur galvanischen Trennung von Schalt- und Steuerkreis.

Obwohl Schalttransistoren in elektronischen Schaltungen weit verbreitet sind, eignen sie sich nicht als schnellschakende Schalter. Bekannte Schalttransistoren

ίο haben Abschaltzeiten von über 100 Mikrosekunden. Es ist schon eine Schaltvorrichtung der vorstehend erwähnten Art bekanntgeworden, bei der ein lichtempfindlicher Transistor verwendet wird, dessen Basis eine lichtabgebende Halbleiterdiode im Steuerkreis

benachbart ist. Beim Einschalten der ersten Spannungsquelle wird daher der Transistor leitend. Für schnelle Schaltvorgänge eignet sich diese bekannte Schaltvorrichtung jedoch nicht, da nach dem Abschalten der ersten Spannungsquelle eine beträchtliche Zeit verstreicht, bis der Transistor sperrt.

Aufgabe der Erfindung ist es, die Schaltzeiten eines unter Verwendung eines Transistors hergestellten elektronischen Schalters zu verkürzen, und ausgehend von einer Schaltvorrichtung der eingangs erwähnten

-S Art wird diese Aufgabe gemäß der Erfindung gelöst durch eine lichtempfindliche, zwischen der Basis des Transistors 22, 28, 37 und einer weiteren Transistorelektrode liegende Halbleitervorrichtung S, S₂, die deiart gcpolt ist, daß mit ihr ein den Transistor sperrender Elcktronenstrom erzeugbar und über sie eine Entladung der Transistorkapazität möglich ist, ferner durch ein lichtabgebendes Bauteil P₂, das der lichtempfindlichen Halbleitervorrichtung derart benachbart angeordnet ist, daß diese durch die emittierten Photonen eingeschaltet wird, sowie durch eine an das lichtabgebende Bauteil anschließbare zweite Spannungsquelle V/'s und ferner durch ein Steuern der Eingangsspannungen derart, daß beim Abschalten der ersten Spannungsquellc IV₁ gleichzeitig die zweite Spannungsquelle an das lichtabgebende Bauteil P., angeschaltet und damit die lichtempfindliche Halbleitervorrichtung S, S₂ eingeschaltet und der Transistor rasch abgeschaltet wird.
Die Erfindung beruht also auf der grundsätzlichen Überlegung, den Transistor dadurch schneller zu sperren, daß gleichzeitig mit dem Abschalten eine llilfsspannung an ein lichtabgebcndes Bauteil gelegt wird, dessen Licht eine lichtempfindliche Halbleitervorrichtung, die galvanisch vom Steuerkreis der Schaltvorrichtung getrennt ist, veranlaßt, einen den Transistor sperrenden Elektronenstrom in dessen Basis zu schicken.

Ohne den Vorteil der galvanischen Trennung von Schalt- und Steuerkreis einzubüßen, der bei Verwcndung eines lichtempfindlichen Transistors gemäß der bekannten Schaltvorrichtung gegeben ist, kann ein normaler Transistor über eine weitere lichtempfindliche Halbleitervorrichtung an seiner Basis und ein dieser benachbartes, weiteres lichtempfindliches

^rJ" Bauteil im Stcuerkreis leitfähig gemacht werden. Bei einem bevorzugten Ausführungsbeispiel der Erfindung ist demgemäß zwischen der Basis und dem Emitter des Transistors eine lichtempfindliche Halbleitervorrichtung zur Erzeugung eines den Transistor

f>5 leitfähig steuernden Elcktronenstroms durch dessen Basis vorhanden; dieser Halbleitervorrichtung benachbart ist ein weiteres lichiabgebendcs Bauteil zum Einschalten dieser lichteivpliiidliehen Halbleitcrvorrich-

lung vorgesehen, und die erste Spannungsquelle ist an dieses lichiabgebende Bauteil anschließbar.

Die Erfindung wird an Hand der Zeichnung erläulert. und der nachfolgenden Beschreibung sowie der Zeichnung können weitere Merkmale und Einzelheiten der Erfindung entnommen werden. Es zeigt

F i g. 1 einen bekannten optoelektronischen Schalter,

Fig. 2 die Ausgangsspannung des in Fig. 1 gezeigten Schalters,

Fig. 3 ein Ausführiingsbeispiel der Erfindung, wobei

F i g. 4 die zugehörige Ausgangsspannung zeigt,

F i g. 5 ein anderes Ausführungsbeispiel einer erlindungsgemäßen Schaltung mit einem Duoemitter-Transistor,

Fig. 6 eine einstufige erfindungsgemäße Schaltung mit Halbleiterbauelementen sowohl zum Finals auch zum Ausschalten des Transistors.

Fig. 7 mehrere Stufen eines Anaiogwandlcrs,

F i g. 8 einen an eine Wcchselstromquelle angeschlossenen Schalter und

F i g. 9 einen beim Erfindungsgegenstand vorzugsweise verwendeten Dtioemitter-fransistor.

Zuerst wird eine bekannte Schaltung beschrieben, an Hand derer die Vorteile des Erfindungsgegenstandes später verdeutlicht werden können.

In F i g. 1 ist eine typische Schaltung gezeigt, bei welcher ein als Schalter betriebener Transistor in Serie mit einer Last liegt. Die Last R ist mit dem Transistor T zwischen einem Anschluß 10 und der Masse in Serie geschaltet. Zwischen den Anschlüssen 10 und 12 liegt die Spannung V₁₁₁. Ehe der Transistor T einschaltet, liegt an einem Anschluß 13 eine Spannung (·'„„, gemäß Punkt 14 der Spannungskurvc nach F i g. 2. Zur Erregung des Transistors, d. h., um ihn durch optische Verfahren leitend zu machen, wird eine Lumineszenzdiode P optisch mit dem Transistor 7" gekoppelt und an die Diode P eine Spannung Γ/. angelegt.

Unter dem Ausdruck »optisch mit dem Transistor /'gekoppelt« ist zu verstehen, daß die räumliche Lage derart ist. daß die von der Lumineszenzdiode ausgehenden Photonen auf den "Transistor T treffen und ihn leitend machen. Gewöhnlich ist die Diode P dem Transistor T benachbart oder so nahe bei ihm angeordnet, daß nur ein Luftspalt die beiden trennt. Die Diode kann auch vom Transistor durch ein photonendurchlässiges Material, wie beispielsweise eine Glaslinse oder -röhre, getrennt sein.

Wenn der Transistor einschaltet, steigt die Spannung V₁,,,1 rasch auf ihren konstanten Maximalwert entsprechend Punkt 15 in Fi g. 2.

Um den Transistor T auszuschalten, wird die Diode /' durch Abschalten der Spannung r'p außer Betrieb gesetzt. Zum An- und Abschalten der Spannung werden geeignete Schaltmitlcl. wie beispielsweise Miillivibratoreii oder eine Wechselspannung, wie sie nachfolgend erwähnt ist. verwendet. Werden diese Schaltmiilcl jedoch allein verwendet, so fehlt ^fir> die galvanische Trennung /wischen Schaltkreis und Steuerkreis, die wie später noch deutlich werden wird ■-- ein Vorteil des Erfindungsgegenstands ist. Das Abschalten der Spannung und damit die Entaktivierung der Diode P ist in Fig. 2 mit der Linie »Aus« bezeichnet. Obwohl der Transistor T nicht mehr von Photonen erregt wird und scheinbar die Ausschaltbedingung vorliegt, dauert es längere Zeit, bis er tatsächlich sperrt, wie dies durch die abnehmende Ausgangsspannung V₀₁₁₁ (Punkt 16 in F i g. 2) verdeutlicht ist.

Ein Ausführungsbeispiel des Erfindungsgegenstandes, bei welchem der Transistor T bedeutend schneller abgeschaltet wird, d. h., bei dem die Ausgangsspannung V₀₁₁₁ beträchtlich schneller auf Null abnimmt, wird an Hand der Γ i g. 3 und 4 erläutert. F i g. 3 zeigt schematisch eine Schaltung, bei welcher der Kollektor-Basis-Übergang des Transistors T umgekehrt vorgespannt wird, um den Transistor rasch abzuschalten. Der Transistor T ist mit der Last R zwischen dem Anschluß 10 und der Masse in Serie geschaltet. 'Wie in Verbindung mit der Fig. 1 beschrieben, liegt zwischen den Anschlüssen 10 und 12 eine Eingangsspannung K₁-,,. Ehe der Transistor T leitend wird, besteht am Punkt 13 eine Ausgangsspannung V_aut, entsprechend Punkt 18 in Fig. 2. Die Lumineszenzdiode P₁ ist optisch mit dem Transistor Γ gekoppelt. Um den Transistor einzuschalten, wird die Spannung K,>, an die Lumineszenzdiode P₁ angelegt, wodurch sie Photonen erzeugt, welche den Transistor T leitend machen. Zu diesem Zeitpunkt steigt die Spannung K₀,,, rasch auf den konstanten Wert entsprechend Punkt 20 in F i g. 4 an.

Um ein schnelles Abschalten des Transistors T zu erreichen, ist eine Halbleiterdiode S an die Basis des Transistors angeschlossen, um einen Elektronenstrom durch die Basis des Transistors zu erzeugen, der der normalen Stromrichtung bei leitendem Transistor entgegengesetzt ist. Handelt es sich um einen NPN-Transistor, verbindet eine Leitung 22 den Kollektor des Transistors mit der Anode der Halbleiterdiode S, während die Basis mit deren Kathode verbunden ist. Bei Verwendung eines PNP-Trarisistors sind die Anschlüsse umgekehrt.

Die verwendete Halbleiterdiode ist lichtempfindlich, weshalb sie bei Auftreffen von Photonen erregt und leitend wird und einen Elektronenstrom von ihrer Kathode zur Anode in einem vorhandenen Stromkreis bewirkt. Die Belichtung und die dadurch bewirkte Leitfähigkeit wird im folgenden kurz als optisches Einschalten bezeichnet werden.

Um die Halbleiterdiode S optisch einschalten zu können, ist eine zweite Lumineszenzdiode P₃, vorgesehen, die optisch mit der Vorrichtung S gekoppelt ist und durch Anlegen einer geeigneten Spannung Vi'., erregt wird.

Wenn der Transistor T abgeschaltet werden soll, wird die Spannung V,·, von der Diode P₁ abgeschaltet und gleichzeitig die Spannung V₁.., an die Diode P₂ angelegt. Die Diode P₂ macht auf optischem Weg die Halbleiterdiode .V leitend. Diese bewirkt ihrerseits eine den Transistor sperrende Vorspannung am Kollektor-Basis-Übergang und eine Entladung der Kapazität über diesen Übergang. Hierdurch wird der Transistor T plötzlich abgeschaltet, wie dies durch den steilen Abfall der Spannung V₁,,,, auf Null durch die Linie 23 in Fig. 4 gezeigt ist. Die Divide P₂ wird dann abgeschaltet, und ein Zyklus ist damit durchlaufen.

Gewöhnlieh werden mit der gezeigten oder den nachfolgend beschriebenen Schaltungen mehrere Zyklen durchlaufen.

Wie an Hand der F i g. 3 beschrieben wurde, wird das plötzliche Abschalten des Transistors 7 durch eine Speirrvorspannung am Kollektor-Basis Übergang bewirkt. In ähnlicher Weise kann ein

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schnelleres Abschalten des Transistors auch durch Eine derartige in der Praxis bewährle Schaltung ist eine Sperrvorspannung am Emilter-Basis-Übcrgang in F i g. d gezeigt. Die schematisch gezeigte Schaltung bewirkt werden. Eine solche Sperr-Vorspannung am wurde in vorteilhafter Weise als Stufe einer Wandler-Emitter-Basis-Übergang wird durch Verbinden der anordnung versvendel. Der Kreis, in welchem ein Basis mit dem Emitter über eine Halbleiterdiode .V 5 schnellschaltender Transistor vorteilhaft verwendet erreicht. Der diese Halbleiterdiode .V aufweisende wird, ist an Anschlüsse 30 und 32 angeschlossen. Kreis bewirkt wieder einen Elektronenlluß in der Basis die ihrerseits mit den Emittern/:, und IL₁ des Trandes Transistors, der demjenigen Eleklroncnstrom in sistors T verbunden sind. Die Basis ödes Transistors / der Basis entgegengesetzt ist, der bei leitendem Tran- ist durch die Leitung 33 über zwei Halbleiterdioden S₁. sistor fließt. Im speziellen Fall eines NPN-Transistors io die in Serie geschaltet sind, mit dem Kollektor C \crisl die Kathode der Halbleiterdiode S mit der Basis blinden. Die Polarität der Halbleiterdioden .V₁ ist derund deren Anode mit dem Emitter verbunden. art, daß bei optisch bewirkter Leitfähigkeit die Basis

Mit einem Doppelemitter-Transistor läßt sich ein durch die Kollektoi-Basis-Slreckc so vorgespannt

besonders zufriedenstellender erlindungsgemäßer wird, daß der Transistor 7" leitend wird und cin-

Schaller aufbauen. F i g, 5 zeigt schemalisch eine 15 schaltet.

Schaltung mit einem Doppelcmitter-Transistor als Um die Halbleiterdioden .V₁ optisch einschalten zu

optoelektronischen Schallet. Hierbei ist der Tran- können, sind zwei Lumineszenzdioden P₁ optisch mil

sistor T über die Emitter /·.', und /:₂ mit der Last R ihnen gekoppelt. Wie die F ig. 6 zeigt, sind die

zwischen dem Anschluß 10 und der Masse in Serie Dioden P₁ parallel geschaltet, so daß beim Anlegen

geschaltet. Zwischen den Anschlüssen 10 und 12 liegt 20 einer Spannung IVi zwischen die Anschlüsse 34 und

eine Spannung I/,,. Die Lumineszenzdiode P_x ist 36 die Dioden P₁ erregt werden und die Halbleiter-

wieder optisch mil dem Transistor gekoppelt. Um dioden .V₁ leitfähig machen.

den Transistor 7 einzuschalten, wird an die Diode P₁ Weiterhin ist die Basis ß mittels einer Leitung 37

eine Spannung Vv_x angelegt, wodurch über die Er- und über eine Halbleiterdiode .V₂ mit dem Kollektor C

regung der Diode P₁ der Transistor optisch einge- 25 verbunden. Die Polarität von .V₂ ist umgekehrt zu

schaltet wird. derjenigen von V₁, so daß bei der optisch bewirkten

Die Basis ß des Transistors T ist über einen Kreis Leitfähigkeit von .V₂ der Kollektor-Basis-Übcrgang

28, der eine Halbleiterdiode S aufweist, mit dem in einer den Transistor sperrenden Weise vorgespannt

Kollektor C verbunden. Mit der Halbleiterdiode .V wird. Um S₂ optisch einschalten zu können, ist

ist ein Lumineszenzdiode P₂ optisch gekoppelt. Soll 30 eine Lumineszenzdiode P₂ optisch mil .V₂ gekoppelt

der Transistor abgeschaltet werden, wird die Diode P₁ und an die Anschlüsse 38 und 41) angeschlossen. Bei

von der Spannung Vv_x abgeschaltet und die Lumin- Anlegen einer Spannung IV₂ an diese Anschlüsse

eszenzdiode P₂ durch Anlegen der Spannung IV₂ wird die Diode P₂ erregt und die Halbleiterdiode S,

erregt. Der Transistor Γ ist nicht mehr optisch ein- dadurch leitend.

geschaltet, während die Halbleiterdiode S leitend ist. 35 Durch Anlegen der Spannung i'v, an die An-

Am Kollektor-Basis-Übcrgang liegt also eine Sperr- Schlüsse 34 und 36 werden also beide Dioden P,

vorspannung, so daß der Transistor Γ schnell sperrt. erregt, wodurch auf fotoclcktrischcm Weg beide

Die Diode P₂ kann sodann durch Trennen von der Halbleiterdioden .V₁ leitend werden und den Transi-

Spannung Vv₂ abgeschaltet werden, womit ein Zy- sloi 7" einschalten. Hierdurch wird der nicht gezeigte,

klus beendet ist. 40 an die Anschlüsse 311 und 32 angeschlossene Stroni-

Eiires der Hauptanwendungsgebiete von oploclck- kreis eingeschaltet. Durch die Verwendung von zwei

ironischen Schaltern sind Analogwandler. Durch die Halbleiterdioden S₁ wird ein kräftiger Strom erzeugt,

Verwendung optoelektronischer Schalter wird eine der ein rasches und sicheres Einschalten des Tran-

weitgehende galvanische Trennung der Schalteröle- sistors T bewirkt.

mente vom Steucreingang infolge der optischen Kopp- 45 Um den Transistor 7" auszuschalten, wird die Span-

lung erreicht. nung Kp₁ von den Anschlüssen 34 und 36 abgeschaltet,

In der Praxis hat es sich als vorteilhaft erwiesen wodurch die Photonanstrahlung auf die Halbleiterin Wandleranordnungen zusätzlich Halblcitcrbaucle- bauelemente S, beendet wird. Gleichzeitig wird die mente zu verwenden, die auf optische Weise leitend Spannung Vv₂ an die Kontakte 38 und 40 angelegt, gemacht werden können und hierdurch einen Tran- 50 wodurch die Dioden P₂ Photonen erzeugen, die die sistor einsehallen. Die zusätzlichen Halbleiterbau- Halbleiterdiode S₂ leitend machen. Hierdurch wird elemente sind so angekoppelt, daß sie, wenn sie op- der Basis-Kollcktor-l Hergang in Spcrrichtung vortisch erregt und leitend werden, einen Elektronenfluß gespannt und ein rasches Abschalten des Transistor* an der Basis des Transistors bewirken, der dem Fluß bewirkt. Sodann kann die Spannung IV₂ abgcschaltel bei leitendem Transistor gleichgerichtet ist. Diese zu- 55 werden, womit ein Zyklus durchlaufen ist. sätzlichen Halbleitervorrichtungen können, wie an Die in F i g. 6 gezeigte einzelne Stufe kann in cinei Hand der F i g. 3 beschrieben wurde, bei Beach- Schallungsanordnung verwendet werden. Eine solchi tung der richtigen Polarität in den Kollektor-Basis- Anordnung, welche vier Wandlerschalter umfaßt, is Kreis geschaltet werden und bewirken eine den KoI- schematisch in F i g. 7 gezeigt. Transistoren 43, 44, 4! lektor-Basis-Übergang des Transistors öffnende Vor- 60 und 46 wirken als Schalter in den zugeordneten Kanä spannung. Ferner können diese zusätzlichen Halb- ten F. G, Il und J. Die Bauteile sind ähnlich wie i leilcrvorrichlungen bei Beachtung der richtigen Polari- F i g. 6 geschaltet. Bei Anlegen einer Spannung a tat in den Emitler-Basis-Krcis eingesetzt werden, um Kontakte 48 und 5) werden Lumineszenzdioden P₁ eine den Transistor öffnende Vorspannung am die parallel geschaltet sind, aktiviert. Diese mache EmiUcr-Basis-Übergang hervorzurufen. Bei jeder 65 Halbleiterdioden S₁ auf fotoclcktrischem Wege Ic dieser Möglichkeiten bewirkt die zusätzliche Halb- tend, was eine ein Einschalten des Transistors 43 bewi leitcrvorrichtung ein schnelles Steuern des Tran- kende Vorspannung der Basis durch den Kollckto sistors in den leitenden Zustand. Basis-Übergung bewirkt. D.is Einschalten des Tr.ir

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«istors bewirkt ein Einschalten des Kanals F zwischen Serie mit einem Transistor im Schalterbetrieb zwi-

den Anschlüssen 52 und 54. sehen dem Anschluß 10 und Masse geschaltet. Zwi-

Wenn die Spannung von den Anschlüssen 48 und 50 sehen den Anschlüssen 10 und 12 liegt eine Span-

»bgenommen und an Anschlüsse 56 und 58 angelegt nung V(„. Die Last Λ wird infolge eines Stromflusses

wird, werden die Lumineszenzdioden P₁ im Kanal F 5 durch die Emitter E₁ und E₂ bei leitendem Tran-

«bgeschaltet und gleichzeitig eine Lumineszenzdiode P₂ sistor T beaufschlagt. Der Kollektor C des Tran-

im Kanal Fund eine Lumineszendiode P₃ im Kanal C sistors T ist mittels eines Stromkreises72 über ein

zur Lichlabgabe angeregt. Die Halbleiterdioden S₁ Halbleiterbauelement S mit der Basis B des Tran-

im Kanal F sperren dadurch, während die Diode P₂ sistors T verbunden. Dieser wird fotoelektrisch mittels

im Kanal F optisch die Halbleiterdiode S₂ im Kanal F io einer Lumineszenzdiode P₁ eingeschaltet. In ähnlicher

einschaltet, d.h. leitend macht; dadurch wird der Weise wird die Halbleiterdiode S fotoelektrisch mit-

Kollektor-Basis-Übergang in Sperrichtung vorge- tels einer Lumineszenzdiode P₂ leitend gemacht. Um

spannt, was ein Abschalten des Transistors 43 be- ein wechselweises Arbeiten der Dioden P₁ und P₂ zu

wirkt. Durch die Photonenemission einer Lumines- erreichen, wird eine sinusförmige Spannung Vp zwi-

zenzdiode P₃ werden die Halbleiterdioden S₃ im 15 sehen Anschlüsse 74 und 76 angelegt. Während der

Kanal C leitend, wodurch die Basis des Transistors 44 einen Halbwelle der Sinusspannung Vp wird die

in Durchlaßrichtung vorgespannt wird, so daß dieser Diode P₁ erregt, welche fotoelektrisch den Transistor T

Transistor leitfähig wird. Hierdurch wird der Kanal G einschaltet. Bei der anderen Halbwelle der Span-

zwischen den Anschlüssen 54 und 60 eingeschaltet. nung Vp endet die Lumineszenz der Diode P₁, und

Wird die Spannung von den Anschlüssen 56 und 58 20 die Diode P₂ wird erregt, welche fotoelektrisch die

genommen und an die Anschlüsse 62 und 64 angelegt, Leitfähigkeit der Halbleiterdiode S bewirkt, wodurch

hört P₃ auf zu leuchten, während gleichzeitig die die Basis des Transistors T durch die Kollektor-Basis -

Diode F₄ anfängt, Photonen abzustrahlen, was die Strecke in Sperrichtung vorgespannt wird und den

Halbleiterdiode S₄ im Kanal G leitend macht und Transistor 7 sperrt, also abschaltet. In gleicher Weise

eine Basisvorspannung in Sperrichtung zum raschen 25 wird bei der nächsten Halbwelle der Wechselspannung

Abschalten des Transistors 44 ergibt. Die Anschlüsse Vp die Diode P₂ abgeschaltet und die Diode P₁

62 und 64 können mit den Anschlüssen 48 und 50 erregt, wodurch eine neue Schaltperiode eingeleitet

verbunden sein. In diesem Fall wird der Kanal F wird.

wieder eingeschaltet. Die Kanäle F und G können Zur Vereinfachung wurde bei den vorausgehenden

wechselweise auf den Anschluß 54 geschaltet werden, 30 Beispielen eine Arbeitsweise beschrieben, bei der

während die Kanäle H und J wechselweise auf den beim Abschalten der Diode P₁ gleichzeitig die Diode P₂

Anschluß 68 geschaltet werden können. eingeschaltet wurde. Falls die Schaltungen mit

Falls erwünscht, können die Anschlüsse 62 und 64 geringeren Geschwindigkeiten der Schaltfunktionen

mit den Anschlüssen 66 und 67 verbunden sein, was ausgeführt werden sollen, kann die Diode P₂ eine

in derselben Weise ein schrittweises Schalten des 35 bestimmte, einstellbare Zeitspanne nach Abschalten

Kanals H nach dem Kanal G ergibt, welcher nach der Diode P₁ eingeschaltet werden. Bei extrem hohen

dem Kanal F schaltete. In ähnlicher Weise kann ein Schaltgeschwindigkeiten kann die Diode P₂ schon

Schalten des Kanals J nach dem Kanal H erreicht unmittelbar kurz vor Abschalten der Diode Pj ein-

werden. Es kann eine beliebige Anzahl von Kanälen geschaltet werden.

vorgesehen werden. Üblicherweise werden aus zwei 40 Der Transistor T kann einer der handelsüblichen

Kanälen Destehende Einheiten hergestellt und ver- Silizium- oc'er Germaniumtransistoren sein, wobei

wendet. Jedenfalls sollten bei einer Serienschaltung gefunden wurde, daß Siliziumtransistoren zufiieden-

die letzten beiden Anschlüsse mit den ersten beiden stellend arbeiten. Um ein rasches Einschalten bei

Anschlüssen (Anschlüsse 48 und 50) verbunden wer- schwacher Bestrahlung durch die Lumineszenzdiode P₁

den, damit sich der Schaltzyklus wiederholen kann. 45 zu erreichen, ist der Auf bau des Transistors so beschaf-

Die beiden ersten Anschlüsse und diejenigen, die ein fen, daß das ganze einfallende Licht ausgenutzt wird.

Einschalten des Transistors bewirken, können als Beispielsweise ist die Basis so groß ausgeführt wie der

Einschakanschlüsse bezeichnet werden. Entsprechend Lichtfleck des einfallenden Lichtes. Somit ist der

werden die beiden letzten Anschlüsse und diejenigen, Transistor wirkungsmäßig ein Fotodetektor. Wie

die ein Abschalten des Transistors bewirken, als 50 erwähnt wurde, kann ein Duoemitter-Transistor ver-

Abschaltanschliisse bezeichnet. Die Anschlüsse 54 und wendet werden. Ein solcher zufriedenstellend arbei-

68 werden als Hauptanschlüsse bezeichnet, da sie als tender Duoemitter-Transistor ist in F i g. 9 gezeigt.

Strompfad dienen, durch welchen die entsprechenden Der Kollektor 78 besitzt einen äußeren Anschluß C

Kanäle an einen nicht gezeigten Hauptstromkreis und besteht aus monokristallinem, η-leitendem SiIi-

angeschlossen werden, welcher von den Signalen der 55 zium. Auf dem Kollektor 78 ist ein Basisbereich 80

entsprechenden Kanäle beaufschlagt wird. Die An- gebildet, der einen äußeren AnschlußstiftB aufweist.

Schlüsse 54 und 68 sind einfach miteinander verbun- Auf diesem Basisbereich sind die beiden Emitter-

den, falls ein schrittweises Schalten der Kanäle bereiche 82 und 84 gebildet, die je einen Anschluß E₁

gewünscht wird. bzw. E₂ aufweisen.

Die Anpassungsfähigkeit einer solchen Anordnung 60 Die Verfahren zum Herstellen der Basis- und

ist offensichtlich. Emitterbereiche auf dem Kollektor sind bekannt.

Eine Ausführungsform der Erfindung ist ideal zum Die Halbleiterbauelemente, die als Halbleiters, S₁ Steuern eines Transistorschalters mit einem einzelnen S₂, S₃ und S₄ verwendet werden, können Silizium-Signal, wie beispielsweise einer Sinuswelle oder einem Solarelemente (aktive Bauelemente) oder äquivalent« Rechteckimpuls. Eine solche Ausführungsform ist in 65 Elemente sein. Gewöhnlich werden Dioden verwendet Fig. 8 gezeigt. Die Anschlüsse und die Arbeits- jedoch eignen sich auch Transistoren, bei denen di< weisen der Bauteile sind im wesentlichen die gleichen Basis und der Emitter zusammengeschaltet sind unc wie bei Fig. 5. In der Schaltung ist eine Last R in die Anode bilden, während der Kollektor die Kathodi

bildet. Die niedrige absolute Empfindlichkeit der Silizium-Fotodiode ist bei einer solchen Duodiode infolge des Transistor-Verstärkungseffekts angehoben.

Als Lichtquelle können an Stelle der beschriebenen Lumineszenzdioden auch andere photonenabgebende Bauelemente verwendet werden. Festkörperanordnungen erleichtern die Miniaturisierung und sind deshalb vorzuziehen. Damit die Verwendung in abwechselnd geschalteten Stromkreisen möglich ist und die photonenerzeugenden Bauelemente P_x und P₂ wechselweise erregt werden können, ist die Verwendung

von als Dioden wirkenden Festkörperbauelementen (Lumineszenzdioden) vorzuziehen. Bei Beachtung der richtigen Polarität arbeiten sie bei verschiedenen Halbwellen eines Wechselstromsignals.

Bei Anwendung der Erfindung bei einem im Schalterbetrieb betriebenen Transistor lassen sich Einschaltzeiten von ungefähr 1,6 Mikrosekunden und Ausschaltzeiten von etwa 1,3 Mikrosekunden erzielen Die Erfindung ermöglicht somit schnelle Schaltungen wobei infolge der Festkörperbauweise sich eine mechanische Unempfindlichkeit, Zuverlässigkeit unc die Möglichkeit der Miniaturisierung ergibt.

Hierzu 3 Blatt Zeichnungen

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Claims (5)

Patentansprüche:

1. Elektronische Schaltvorrichtung mit einem im Schalterbetrieb arbeitenden und in einem Schaltkreis liegenden Transistor, mit dem eine in einem Steuerkreis liegende Steuervorrichtung gekoppelt ist, an die eine erste Spannungsquelle zum Einschalten des Transistors anschüeßbar ist, und mit lichtabgebenden Halbleiterelementen im Steuerkreis sowie mit von den letzteren galvanisch getrennten, lichtempfindlichen Halbleiterelementen zur galvanischen Trennung von Schalt- und Steuerkreis, gekennzeichnet durch eine lichtempfindliche, zwischen der Basis des Transistors (22, 28, 37) und einer weiteren 1 ransistorelekirode liegende Halbleitervorrichtung (S, S₂), die derart gepolt ist, daß mit ihr ein den Transistor sperrender Elektronenstrom erzeugbar und über sie eine Entladung der Transistorkapazität möglich ist, ferner durch ein lichtabgebendes Bauteil (P₁), das der lichtempfindlichen Halbleitervorrichtung derart benachbart angeordnet ist, daß diese durch die emittierten Photonen eingeschaltet wird, sowie durch eine an das lichtabgebende Bauteil anschließbare zweite Spannungsquelle (Vi-,) und ferner durch ein Steuern der Eingangsspannungen derart, daß beim Abschalten der ersten Spai. nungsquellc (!->,) gleichzeitig die zweite Spannungsquelle an das lichtabgebende Bauteil (P.,) angeschaltet und damit die lichtempfindliche Halbleitervorrichtung (S. S.,) eingeschaltet und der Transistor rasch abgeschaltet wird.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die lichtempfindliche Halbleitervorrichtung (S, S.,) eine lichtempfindliche Halbleiterdiode ist.

3. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das lichtabgebende Bauteil (P.,) eine lichtabgebende Halbleiterdiode ist.

4. Vorrichtung nach Anspruch 1. dadurch gekennzeichnet, daß die lichtempfindliche Halbleitervorrichtung (S, S₁) zwischen Basis und Kollektor des Transistors liegt.

5. Vorrichtung nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen der Basis und dem Emitter des Transistors eine lichtempfindliche Halbleitervorrichtung (.V₁) zur Erzeugung eines den Transistor leitfähig steuernden Elcktronenstroms durch dessen Basis vorhanden ist. daß dieser Halbleitervorrichtung benachbart ein weiteres lichtabgebendes Bauteil (P₁ in IMg. 6) zum Einschalten dieser lichtempfindlichen Halbleitervorrichtung (.V₁) vorgesehen ist. und daß die erste Spannungsquelle (Vf₁ in l^:ig. 6) an dieses lichtabgebende Bauteil anschließbar ist.

(i. Vorrichtung nach einem oder mehreren der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die beiden Spaniumgsquellen (I·'/·,, Vi-.,) aus einer einzigen Weehselspaniurngsiiuellc (V₁. in I" i u. !!) ableitbar sind.