DE1050374B

DE1050374B - Electronic switch using a double base diode

Info

Publication number: DE1050374B
Application number: DENDAT1050374D
Authority: DE
Inventors: München Dipl -Phys Hans Joachim Harloff
Original assignee: Siemens and Halske AG
Current assignee: Siemens and Halske AG
Publication date: 1959-02-12

Description

DEUTSCHESGERMAN

Ein elektronischer Schalter hat die Aufgabe, je nach seinem Schaltzustand ein elektrisches Signal zwischen seinem Eingang und Ausgang durchzulassen, also gar nicht oder nur sehr gering zu dämpfen, oder abzusperren, also sehr stark zu dämpfen. Er soll dabei nur mit elektronischen Mitteln arbeiten. Die bekannteste Schaltung zur Verwirklichung eines derartigen Schalters enthält eine bistabile Kippschaltung mit einem nachfolgenden Koinzidenzgatter. Die bistabile Kippschaltung wird von Impulsen umgeschaltet und öffnet bzw. sperrt ihrerseits das Koinzidenzgatter, welches das Signal durchläßt bzw. absperrt. Hier werden also zur Durchführung der beiden Funktionen des Umschaltens und der Signalbeeinflussung mehrere Organe in der Schaltung benötigt, was ein Nachteil dieser Schaltung ist.An electronic switch has the task of producing an electrical signal depending on its switching status to let through between its entrance and exit, i.e. not at all or only very slightly dampen, or shut off, so to dampen very strongly. He should only work with electronic means. The best-known circuit for realizing such a switch contains a bistable multivibrator with a subsequent coincidence gate. The bistable multivibrator is switched by pulses and in turn opens or blocks the coincidence gate, which allows or blocks the signal. The two functions of switching and influencing the signal are used here requires several organs in the circuit, which is a disadvantage of this circuit.

Bei der erfindungsgemäßen Schaltung wird als wirksames Organ in der Schaltung eine sogenannte Doppelbasisdiode benutzt, deren Aufbau und Wirkungsweise zunächst beschrieben wird.In the circuit according to the invention, a so-called effective organ is used in the circuit Double base diode is used, the structure and mode of operation of which will be described first.

Aus der Fig. 1 ist der Aufbau einer Doppelbasisdiode zu ersehen. Ein Stäbchen aus n-Germanium trägt an den Enden zwei Elektroden, die Basisanschlüsse Bl und 52. Zwischen den Enden des Stäbchens ist auf einer Seite eine linsenförmige p-Indium-Pille D einlegiert. Zwischen Pille und Stäbchen besteht also ein p-n-Halbleiterübergang, welcher in bekannter Weise die Übergangsschicht einer Diode darstellt, wobei im gegebenen Fall der Strom in Durchlaßrichtung von der Pille zum Stäbchen fließt. Wenn daher das Potential der Pille positiver als das der angrenzenden η-Schicht ist, fließt ein Durchlaßstrom, im umgekehrten Fall ein wesentlich kleinerer Sperrstrom.From Fig. 1, the structure of a double base diode can be seen. A rod made of n-germanium has two electrodes at the ends, the base connections B1 and 52. A lens-shaped p-indium pill D is alloyed between the ends of the rod on one side. Between the pill and the rod there is therefore a pn-semiconductor junction which, in a known manner, represents the transition layer of a diode, with the current flowing in the forward direction from the pill to the rod in the given case. Therefore, if the potential of the pill is more positive than that of the adjacent η-layer, a forward current flows, in the opposite case a significantly smaller reverse current flows.

In der Fig. 3 ist der Strom Id zwischen der Pille, welche die Eingangselektrode D ist, und dem Basisanschluß Bl als Funktion einer von außen zwischen dem Basisanschluß B1 und der Eingangselektrode D angelegten Spannung Udb 1 in der Kurve mit der Bezeichnung ObIbI = 0 dargestellt. Es liegt hier zwischen den Basisanschlüssen Bl und B 2 keine Spannungsquelle. Ist die Spannung Udb 1 negativ, so befindet man sich im Sperrbereich der Kennlinie der betreffenden Diodenstrecke, und ist die Spannung Udb 1 positiv, so befindet man sich im Durchlaßbereich der Kennlinie. Die Grenze zwischen Durchlaß- und Sperrzustand liegt bei der Stelle Udbl = 0. Nunmehr wird zusätzlich an den Basisanschluß B2 eine gegenüber dem Basisanschluß B1 positive Spannung + Ub angelegt. Diese positive Spannung fällt längs des Stäbchens gegen 0 ab, so daß an der Stelle, wo sich die Pille befindet, eine bestimmte positive, zwischen + Ub und 0 liegende Spannung vorhanden ist. Wenn jetzt die Eingangselektrode D negatives Elektronischer Schalter
unter Verwendung einer DoppelbasisdiodeIn FIG. 3, the current Id between the pill, which is the input electrode D, and the base terminal Bl as a function of the outside between the base terminal B 1 and applied to the input electrode D voltage Udb 1 in the curve labeled Obibi = 0 shown. It is here between the base terminals Bl and B 2 no power source. If the voltage Udb 1 is negative, then one is in the blocking range of the characteristic curve of the relevant diode path , and if the voltage Udb 1 is positive, one is in the pass region of the characteristic curve. The boundary between the on and off state is at the point Udbl = 0. Now, a voltage + Ub, which is positive compared to the base connection B1 , is also applied to the base connection B2. This positive voltage drops towards 0 along the rod, so that a certain positive voltage between + Ub and 0 is present at the point where the pill is located. If now the input electrode D negative electronic switch
using a dual base diode

Anmelder:
Siemens & Halske Aktiengesellschaft,Applicant:
Siemens & Halske Aktiengesellschaft,

Berlin und München,
München 2, Wittelsbacherplatz 2Berlin and Munich,
Munich 2, Wittelsbacherplatz 2

Dipl.-Phys. Hans-Joachim Harloff, München,
ist als Erfinder genannt wordenDipl.-Phys. Hans-Joachim Harloff, Munich,
has been named as the inventor

Potential hat, befindet sich die Strecke D-Bl wieder im Sperrzustand. Wenn Udb 1 vergrößert wird und den Wert 0 erreicht hat, liegt nun jedoch immer noch Sperrverhalten der Strecke vor, da in der Umgebung der Pille das Stäbchen positive Spannung hat. Erst wenn Udb 1 die Größe der Spannung der Umgebung der Pille erreicht hat, kann ein größerer Strom als der Sperrstrom fließen. In Fig. 3 hat die zugehörige Kurve Id = f (Udbl) die Bezeichnung UbI = Ub. Bis zu der eben gekennzeichneten Stelle ist Id negativ und klein. Wegen der räumlichen Ausdehnung der Pille D in Längsrichtung des Stäbchens hat jedoch die Pillenumgebung nicht überall dieselbe Spannung. Der dem Basisanschluß Bl zugewendete Teil hat niedrigeres Potential als der dem Basisanschluß B2 zugewendete Teil, da das Potential in der Richtung von dem Basisanschluß 52 zum Basisanschluß Bl abfällt. Has potential, the path D-B1 is again in the blocked state. If Udb 1 is increased and has reached the value 0, there is still blocking behavior of the section, since the rod has positive voltage in the vicinity of the pill. Only when Udb 1 has reached the level of the voltage in the vicinity of the pill can a current greater than the reverse current flow. In Fig. 3, the associated curve Id = f (Udbl) has the designation UbI = Ub. Up to the point just marked, Id is negative and small. Because of the spatial extension of the pill D in the longitudinal direction of the rod, however, the surrounding area of the pill does not have the same tension everywhere. Of the base terminal Bl facing towards part than said because the potential drops lower potential to the base terminal B2 facing towards part in the direction from the base terminal 52 to the base terminal Bl.

Sowie nun daher die Spannung Ud die Spannung in der Pillenumgebung etwas überschreitet, was zuerst in dem dem Basisanschluß Bl zugewendeten Teil der Fall ist, ist dieser Teil des p-n-Überganges in Durchlaßrichtung gepolt. In diesem Teil werden dann bekanntlich Defektelektronen in die η-Schicht injiziert, welche durch das von der Spannung Ub erzeugte elektrische Feld zum Basisanschluß 51 hingezogen werden. Durch diese Erhöhung der Ladungsträgerdichte zwischen der Pille und dem Basisanschluß 51 wird der Widerstand der Strecke D-Bl herabgesetzt. Dadurch verringert sich der Anteil der zwischen den Basisanschlüssen liegenden Spannung Ub, der zwischen Eingangselektrode D und Basisanschluß B1 liegt, was zur Folge hat, daß sich die Spannung in der Pillenumgebung erniedrigt und der Teil des p-n-Uberganges, der in Durchlaßrichtung gepolt ist, sich vergrößert. Dies führt zu einer Erhöhung der Trägerinjektion in dem zwischenAnd now therefore, the voltage Ud exceeds the voltage in the pill around something in which the base terminal Bl facing portion occurs first, this part is reverse of the pn junction in the forward direction. In this part, as is known, defect electrons are then injected into the η-layer, which are drawn to the base terminal 51 by the electric field generated by the voltage Ub. This increase in the charge carrier density between the pill and the base terminal 51 reduces the resistance of the path D-B1 . This reduces the portion of the voltage Ub lying between the base connections, which is between the input electrode D and the base connection B1 , which has the consequence that the voltage in the area around the pill is reduced and that part of the pn junction which is polarized in the forward direction is reduced enlarged. This leads to an increase in the carrier injection in between

809 749/169809 749/169

Pille und Basisanschluß Bl liegenden Gebiet der η-Schicht, und der Widerstand dieser Strecke wird noch kleiner, was eine weitere Spannungsverschiebung mit folgender verstärkter Trägerinjektion zur Folge hat. Obwohl von dem oben angegebenen Punkt ab die Spannung Udb 1 zwischen Eingangselektrode D und Basisanschluß Bl nicht erhöht wurde, steigt der Durchlaßstrom steil an, was ein instabiles Verhalten der Strecke bedeutet und sich in einem fallenden Teil der Kennlinie Id = f (Udbl) für Ub\h2=Ub äußert. Im fallenden Bereich ist daher der Wechselstromwiderstand der Strecke D-Bl negativ. Er beginnt dort, wo die Spannung Udbl das Potential der Pillenumgebung an einer Stelle überschreitet. Wenn der ganze p-n-Übergang unter Spannung in Durchlaßrichtung liegt, hat die Strecke D-Bl die Eigenschaft einer Diode, die in Durchlaßrichtung gepolt ist. Es liegen also drei Bereiche für die Strecke D-Bl vor:Pill and base terminal Bl lying area of the η-layer, and the resistance of this distance becomes even smaller, which has a further voltage shift with the following increased carrier injection result. Although the voltage Udb 1 between input electrode D and base terminal Bl was not increased from the point given above, the forward current rises steeply, which means an unstable behavior of the path and is reflected in a falling part of the characteristic curve Id = f (Udbl) for Ub \ h2 = Ub expresses. In the falling range, the alternating current resistance of the path D-B1 is therefore negative. It begins where the voltage Udbl exceeds the potential of the pill environment at one point. When the entire pn junction is under voltage in the forward direction, the path D-B1 has the property of a diode which is polarized in the forward direction. So there are three areas for the route D-B1 :

Bereich mit Sperrzustand der Strecke, Id negativ und klein, hoher Widerstand,Area with the line blocked, Id negative and small, high resistance,

Bereich mit zum Teil Sperrzustand und zum Teil Durchlaßzustand, negativer Wechselstromwiderstand, Area with partly off-state and partly on-state, negative AC resistance,

Bereich mit Durchlaßzustand, Id positiv und groß, niedriger Widerstand.On-state area, Id positive and large, low resistance.

Die Eigenschaft der Doppelbasisdiode, unter geeigneten Betriebsbedingungen in ihrer Kennlinie einen fallenden Teil zu besitzen, hat man nun bekanntlich zum Aufbau von Kippschaltungen benutzt.The property of the double base diode, under suitable operating conditions, in its characteristic curve Having the falling part has now been known to be used to build flip-flops.

Dazu wird gemäß Fig. 2 die Eingangselektrode über einen Widerstand R an eine Spannungsquelle mit der gegenüber dem Basisanschluß 51 positiven Spannung +Ud und der Basisanschluß B2 an eine Quelle mit größerer positiver Spannung + Ub angeschlossen. Um den sich einstellenden Betriebszustand zu ermitteln, zeichnet man in bekannter Weise die Widerstandsgerade für den Widerstand R in das vorher beschriebene Diagramm Id =/" (Udbl) ein. Die Widerstandsgerade schneidet dabei die Spannungsachse bei der Stelle Udb = Ud. Je nach der Wahl von Ud und des Widerstandes R können zwischen der Widerstandsgeraden und der Kennlinie für die Strecke D-Bl ein, zwei oder drei Schnittpunkte auftreten. Für den vorliegenden Zweck interessiert der Fall, daß drei Schnittpunkte vorhanden sind. Es sind dies die Punkte 5*1, S2 und S3. Sie entsprechen in bekannter Weise verschiedenen möglichen Betriebszuständen der Schaltung, die stabil oder unstabil sein können.For this purpose, according to FIG. 2, the input electrode is connected via a resistor R to a voltage source with the voltage + Ud which is positive compared to the base connection 51 and the base connection B2 is connected to a source with a greater positive voltage + Ub . In order to determine the operating state, one draws the resistance line for the resistance R in the previously described diagram Id = / " (Udbl) in a known manner. The resistance line intersects the voltage axis at the point Udb = Ud. Depending on the choice One, two or three intersection points of Ud and the resistance R can occur between the resistance line and the characteristic curve for the distance D-B1 . For the present purpose, the case that there are three intersection points is of interest. These are the points 5 * 1, S2 and S3.They correspond in a known manner to various possible operating states of the circuit, which can be stable or unstable.

Beim gezeichneten Schnittpunkt Sl wird die Strecke D-B1 in Sperriichtung beansprucht. Sie hat gemäß dem Verlauf der Kennlinie einen hohen Gleichstromwiderstand und einen hohen positiven Wechselstromwiderstand. Beim Schnittpunkt S3 wird die Strecke in Durchlaßrichtung beansprucht. Sie hat hier gemäß ihrer Kennlinie einen niedrigen Gleichstromwiderstand und einen niedrigen positiven Wechselstromwiderstand. Diebeiden SchnittpunkteSl und S3 sind stabil, denn bei einer kleinen, vorübergehenden Schwankung des Stromes Id verändert sich bekanntlich der Spannungsabfall an den Widerständen des Stromkreises gegensinnig, so daß sich der vorherige Zustand wieder einstellt. Im Schnittpunkt 5"2 befindet sich die Strecke D-Bl zum Teil im Durchlaß- und zum Teil im Sperrzustand. Der Gleichstromwiderstand hat einen mittleren Wert, ebenso der Wechselstromwiderstand, der alier überdies negativ ist. Es hatte sich für diesen Teil der Kennlinie ergeben, daß eine Erhöhung des Injektionsstromes Vorgänge zur Folge hat, die seine weitere Erhöhung bewirken. Bei einer kleinen, vorübergehenden Erhöhung der Spannung Ud, welche eine Zunahme des Injektionsstromes bewirkt, wird hier der frühere Zustand nicht wiederhergestellt, statt dessen nimmt der Injektionsstrom, der gleich dem Strom Id ist, so lange zu, bis der stabile Schnittpunkt 6*3 erreicht wird. Entsprechend würde sich nach einer hinreichend lang dauernden Unterbrechung des Injektionsstromes derWhen the intersection S1 is drawn, the line DB 1 is claimed in the blocking direction. According to the course of the characteristic, it has a high DC resistance and a high positive AC resistance. At the intersection point S3 , the section is claimed in the forward direction. According to its characteristic, it has a low direct current resistance and a low positive alternating current resistance. Diebeiden points of intersection Sl and S3 are stable, because with a small, temporary fluctuation of the current Id is well known, the voltage drop changes in opposite directions at the resistors of the circuit, so that the previous state is set again. At the intersection point 5 "2, the section D-B1 is partly in the on and partly in the blocking state. The direct current resistance has a medium value, as does the alternating current resistance, which is also negative. that, for a small, temporary increase an increase of the injection current processes result has the effect its further increase. the voltage Ud, which causes an increase of the injection current, the former state is not recovered here, instead, accepts the injection current that is equal to Current Id is closed until the stable intersection 6 * 3 is reached. Accordingly, after a sufficiently long interruption of the injection current, the

ίο Schnittpunkt Sl als Betriebspunkt einstellen. Der Schnittpunkt 5*2 ist also unstabil und bleibt nicht erhalten. Welcher der beiden SchnittpunkteS1 und S3 bei den gegebenen Betriebsverhältnissen sich einstellt, hängt davon ab, ob die zugehörige Größe der Spannung Ud von größeren oder kleineren Werten ausgehend eingestellt wird. Kommt man zu dieser Größe von kleineren Werten aus, so stellt sich der Arbeitspunkt 5*1 im Sperrbereich ein. Kommt man von hinreichend großen Werten aus, so stellt sich der Arbeitspunkt S3 ein.Set ίο intersection Sl as operating point. The intersection point 5 * 2 is therefore unstable and is not preserved. Which of the two intersection points S1 and S3 occurs under the given operating conditions depends on whether the associated magnitude of the voltage Ud is set on the basis of larger or smaller values. If smaller values are used for this size, the operating point 5 * 1 is set in the blocked area. If sufficiently large values are used, the operating point S3 is established .

Es ist nun bereits ein elektronischer Schalter bekannt, bei dem die vorstehend erläuterten Kippeigenschaften der Doppelbasisdiode ausgenutzt werden. Bei diesem elektronischen Schalter fließt ein durch die Doppelbasisdiode zu schaltender Gleichstrom über einen Vorwiderstand und eine Diodenstrecke der Doppelbasisdiode nach Masse. Er stellt zugleich den Defektelektronen injizierenden Strom für diese Diodenstrecke dar. Die Größe dieses Gleichstromes ist weitgehend durch die Betriebsdaten der verwendeten Doppelbasisdiode festgelegt und darf daher während des Durchlaßzustandes der Doppelbasisdiode nur geringfügig schwanken, da andernfalls eine unzulässige Verlagerung des Arbeitspunktes bei der Doppelbasisdiode eintreten würde. Der Vorwiderstand stellt nun zugleich den Verbraucherwiderstand im geschalteten Stromkreis dar. Um die Doppelbasisdiode in den Durchlaßzustand zu bringen, wird der Eingangselektrode ein positiver Einschaltimpuls zugeführt. Dieser Impuls arbeitet dabei zugleich auf den Widerstand und verringert während seines Auftretens die an diesem liegende Spannungsdifferenz und damit den durchfließenden Strom und ruft daher einen Störimpuls im Verbraucherwiderstand hervor.An electronic switch is now already known in which the tilting properties explained above the double base diode can be used. In this electronic switch, a flows through the Double base diode to be switched direct current via a series resistor and a diode path of the Double base diode after ground. At the same time, it provides the current injecting holes into the holes Diode path. The size of this direct current is largely determined by the operating data of the used Double base diode fixed and therefore allowed during the forward state of the double base diode fluctuate only slightly, as otherwise an impermissible shift of the operating point during the Double base diode would occur. The series resistor now also represents the consumer resistance im switched circuit. To bring the double base diode into the on state, the A positive switch-on pulse is supplied to the input electrode. This impulse works at the same time on the Resistance and reduces the voltage difference across it as it occurs and thus the current flowing through it and therefore causes a glitch in the consumer resistance.

Die Umstände, daß im Durchlaßzustand der Doppelbasisdiode der Strom im geschalteten Stromkreis nahezu konstant sein muß und daß durch den Einschaltimpuls ein Störimpuls im Verbraucherwiderstand erzeugt wird, sind die allgemeine Anwendbarkeit dieses elektronischen Schalters einschränkende Umstände und daher sehr nachteilig.The circumstances that in the on state of the double base diode the current in the switched circuit must be almost constant and that the switch-on pulse causes a glitch in the consumer resistance generated are limiting the general applicability of this electronic switch Circumstances and therefore very disadvantageous.

Die Erfindung zeigt nun einen Weg, wie man diese Nachteile vermeiden kann. Hier nimmt man bei Verwendung von Wechselstrom als zu schaltender Strom und einer durch Kondensatoren abgeblockten Einfügung der einen Doppelbasisdiodenstrecke in den geschalteten Stromkreis, wobei der Verbraucher über den betreffenden Basisanschluß gespeist wird, eine derartige Trennung zwischen dem geschalteten Stromkreis und den Betriebsstromkreisen für die Doppelbasisdiode vor, daß der Arbeitspunkt der Doppelbasisdiode unabhängig vom Strom im Verbraucherwiderstand ist und daß der Schaltimpuls zur Einstellung des Durchlaßzustandes der Doppelbasisdiode nicht den Verbrauchet für den geschalteten Wechselstrom beeinflußt.The invention now shows a way in which these disadvantages can be avoided. When using alternating current as the current to be switched and the insertion of one double base diode line into the switched circuit, blocked by capacitors, whereby the consumer is fed via the relevant base connection, such a separation is made between the switched circuit and the operating circuits for the double base diode, that the operating point of the double base diode is independent of the current in the load resistance and that the switching pulse for setting the on state of the double base diode does not affect the consumption for the switched alternating current.

Beim Erfindungsgegenstand handelt es sich also um einen elektronischen Schalter unter Verwendung einer in den zu schaltenden Verbraucherstrornkreis mit einer Diodenstrecke eingeschleiften, mit einer Ein-The subject of the invention is therefore around an electronic switch using one in the load circuit to be switched looped in with a diode line, with an input

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gangselektrode und zwei Basisanschlüssen versehenen größer, so daß der größte Teil der Spannungsdifferenz Doppelbasisdiode, welche durch Schaltimpulse in ihre an der Doppelbasisdiode DBD liegt. Die Spannung beiden Kipplagen gebracht wird. Der erfindungs- — Uv ist so gewählt, daß in diesem Fall die Diode Dl gemäße elektronische Schalter ist dadurch gekenn- eine negative Vorspannung erhält und sich im Durchzeichnet, daß, um den Arbeitspunkt der Doppelbasis- 5 laßzustand befindet. Zusammengefaßt ergibt sich, daß diode unabhängig vom Strom im Verbraucherwider- infolge der gewählten Schaltung die Diode Dl sich stand zu machen und um zu verhindern, daß der im jeweils entgegengesetzten Zustand als die Strecke Schaltimpuls zur Herstellung des Durchlaßzustandes D-B \ der Doppelbasisdiode DBD befindet,
der Doppelbasisdiode den Verbraucher für den ge^ Diese Eigenschaft der Schaltung wird dazu ausgeschalteten Strom beeinflußt, eine Trennung zwischen io nutzt, um den Unterschied zwischen Sperrdämpfung dem geschalteten Stromkreis und den ßetriebsstrom- und Durchlaßdämpfung des durch sie gebildeten elekkreisen für die Doppelbasisdiode vorgenommen ist, tronischen Schalters zu vergrößern. Die Signalindem bei Verwendung von Wechselstrom als zu wechselspannung wird der Eingangselektrode D der schaltender Strom in dessen Stromkreis die Doppel- Doppelbasisdiode DBD zugeführt und teilt sich basisdiodenstrecke über Kondensatoren abgeblockt 15 zwischen dem Widerstand der Strecke D-B1 und dem eingefügt ist, wobei der Verbraucher über den be- Widerstand der Parallelschaltung aus der Diode Dl treffenden Basisanschluß der Doppelbasisdiode ge- und dem Widerstand R2, welche mit einem Pol speist wird und indem folgende schalttechnische Maß- wechselstrommäßig an Masse liegt, auf. Die durch nahmen getroffen sind: den elektronischen Schalter beeinflußte Signalwechsel-output electrode and two base connections provided larger, so that the largest part of the voltage difference double base diode, which is due to switching pulses in their on the double base diode DBD . The tension is brought to both tilt positions. The Uv according to the invention is chosen so that in this case the diode Dl according to the electronic switch is characterized by receiving a negative bias and is shown in the fact that the double base state is around the operating point. In summary, the result is that the diode Dl is independent of the current in the consumer resistor- as a result of the selected circuit, to make the diode Dl stand and to prevent the switching pulse for establishing the forward state DB \ of the double base diode DBD in the opposite state as the path,
The double base diode affects the consumer for the switched off current, a separation between io uses to tronic the difference between reverse attenuation of the switched circuit and the operating current and forward attenuation of the electrical circuits it forms for the double base diode To enlarge the switch. When using alternating current as alternating voltage, the signal is supplied to the input electrode D with the switching current in its circuit, the double double base diode DBD and divides the base diode path blocked by capacitors 15 between the resistance of the path DB 1 and the is inserted, with the consumer via the be resistance of the parallel connection from the diode Dl meeting the base connection of the double base diode and the resistor R2, which is fed with one pole and in that the following switching-related measurement AC is connected to ground. The measures taken are: the electronic switch influenced signal change

a) daß die Betriebsgleichspannung für die Eingangs- ^ao spannung wird an den beiden Polen der Diode Dl elektrode an einem Spannungsteiler, bestehend ^uber den Kondensator C 3 abgenommen. Im Sperraus einem Widerstand und der Reihenschaltung zustand des Schalters ist nun die Strecke Z?-5 lhocheines Richtleiters im Durchlaßzustand und eines ohmig und die Diode D1 niederohmig, so daß die abweiteren Widerstandes, abgegriffen wird und daß gegriffene Spannung sehr klein ist. Im Durchlaßein positiver Einschaltimpuls zwischen der ^a5 zustand ist die Strecke D-Bl niederohmig und die Reihenschaltung über einen Kondensator züge- ^Dl°^deL^{D1 hochohm};g> ^{so daß} f¹ ihr praktisch die führt wird volle Emgangssignalspannung abgegriffen wird.a) that the DC operating voltage for the input ^ao voltage is applied to the two poles of the diode Dl electrode to a voltage divider consisting removed ^via the condenser C. 3 When a resistor is blocked and the switch is connected in series, the distance Z? -5 lhoches a directional conductor is in the on state and an ohmic and the diode D1 is low, so that the other resistance is tapped and that the voltage picked up is very small. In Durchlaßein positive turn-on pulse between the ^a5 state, the distance D-Bl is low and the series circuit via a capacitor züge- ^Dl ° ^de L ^{D1 High Ohm;} g> f ¹ ^{so that} it practically the full Emgangssignalspannung will lead is tapped.

b) daß parallel zum Widerstand der Reihenschaltung _,. ^W^^{e bereits} beschrieben wird die Spannung für ein Richtleiter liegt, der so gepolt ist, daß er ^die Eingangselektrode D der Doppelbasisdiode an durch den Einschaltimpuls in Sperrichtung bean- ³° ^e'^nem Spannungsteiler abgegriffen. Die in diesem snrucht wird Spannungsteiler hegende Diode D2 befindet sich imb) that parallel to the resistance of the series circuit _ ,. ^W ^ ^e is ^already described, the voltage for a directional conductor is poled so as to be of the double base diode tapped at ^the input electrode D by the turn-on pulse in the reverse bean ³ ° ^e ^'nem voltage divider. The diode D2 contained in this voltage divider is located in the

c) daß ein negativer Ausschaltimpuls der Eingangs- Ruhezustand der Schaltung wegen ihrer entsprechend elektrode über die Reihenschaltung eines Rieht- ff^?¹^ ^P?Ä ^lm Durchlaßzustand Zwischen leiters in Durchlaßrichtung und eines Konden- ^Dlode ^D2 _r ^und Widerstand l?3 ist nun noch der Konsators zugeführt wird, wobei am Verbindungs- ³⁵ densator Cl angeschlossen. Wenn uber den Kondenpunkt zwischen Richtleiter und Kondensator ein ^sator,^C ^X ein genügend großer positiver Spannungs-Widerstand gegen Masse liegt. '^mP?J^s ^geführt wird, so wird die Diode Dl beic) that a negative switch-off pulse of the input quiescent state of the circuit because of its corresponding electrode via the series connection of a rectifier ff ^? ¹ ^ ^P? Ä ^lm on state? 3 is now even the Konsators is fed between the lead L in the forward direction and a condensate ^Dlode _r ^D2 ^and resistor, capacitor Cl connected to the connecting ^35th If over the Kondenpunkt between the target director and a capacitor ^sator, ^C ^X is a sufficiently large positive voltage resistor to ground. ' ^m P? J ^s ^ is carried out, the diode Dl at

Erhöhung des Potentials an dem am Kondensator an-Increase in the potential at the

Die Fig. 4 zeigt eine derartige Schaltung, welche geschlossenen Pol vorübergehend in den Sperrzustand außerdem noch mehrere wesentliche Vervollkomm- 40 versetzt und hat dabei einen relativ hohen Widernungen enthält. In dieser Schaltung wird die Doppel- stand. Während dieser Zeit ändert sich die Aufteilung basisdiodeDÄD benutzt. Ihr Betriebszustand wird zu- der Spannungsdifferenz zwischen den Anschlußnächst bestimmt durch die an dem Basisanschluß B 2 punkten +Ud und -Uv am Spannungsteiler derart, liegende Spannung + Ub und durch die von der Ein- daß an der Eingangselektrode D der Doppelbasisgangselektrode D am Spannungsteiler, bestehend aus 45 diode vorübergehend ebenfalls eine höhere Spannung dem Widerstand Rl, der Diode D2 und dem Wider- liegt. Infolgedessen wird die eingangs beschriebene stand R3, zwischen dem Widerstand Rl und der Defektelektroneninjektion in der Strecke D-Bl beDiode D 2 abgegriffene positive Spannung, wobei der wirkt, welche diese Strecke in den Durchlaßzustand Spannungsteiler durch die positive Spannung + Ud versetzt, und damit stellt sich der dazugehörige und die weniger positive Spannung + Uh gespeist 50 Arbeitspunkt 6*3 ein. Der positive Impuls hat also als wird. Zwischen Basisanschluß Bl und Masse liegt Einschaltimpuls für den elektronischen Schalter genoch eine Diode Dl, welche so gepolt ist, daß sie wirkt. Da während der Dauer des Einschaltimpulses durch den Strom, der die Strecke D-Bl in Durchlaß- die Diode D2 sich im Sperrzustand befindet, verhinrichtung durchfließt, in Sperrichtung beansprucht dert diese, daß er sich an der Eingangselektrode D der wird. Am Verbindungspunkt zwischen Diode Dl und 55 Doppelbasiselektrode auswirkt und damit auch am Basisanschluß B1 ist noch ein Widerstand R2 ange- Ausgang des elektronischen Schalters,
schlossen, der zu einer negativen Vorspannungs- Parallel zum Widerstand i?3 ist die Diode D3 gequelle — Uv führt. schaltet. Im Ruhezustand der Schaltung wird die Wenn sich die Strecke D-Bl im Durchlaßzustand Teilung der Spannung zwischen den Punkten + Ub befindet, ist auch die Strecke B2-B1 der Doppelbasis- 60 und +Uh durch die Spannungsteiler R1-D2-R3 diode wesentlich niederohmiger als in dem Fall, wo durch die zusätzliche Diode D 3 nicht beeinflußt, da sich die Strecke D-Bl im Sperrzustand befindet. Da- diese sich dann im Sperrzustand befindet. Bei der Zuher teilt sich die zwischen den Anschlußpunkten + Ub führung eines positiven Impulses wird der Konden- und — Uv liegende Spannung bei passender Bemes- sator C1, wenn der Impuls genügend lange andauert, sung von Widerstand R 2 in diesem Fall so auf, daß 65 aufgeladen. Nach dem Ende des Impulses fließt ein an dem Basisanschluß Bl positive Spannung gegen Eiitladestrom des Kondensators, der die umgekehrte Masse vorhanden ist, wodurch die Diode Dl im Richtung als der Ladestrom hat. Die Diode D 3 ist Sperrzustand befindet und daher hochohmig ist. Im nun so gepolt, daß sie durch den Entladestrom in anderen Fall dagegen ist der Widerstand zwischen Durchlaßrichtung durchflossen wird und daher einen den Basisanschlüssen der Doppelbasisdiode wesentlich 70 niedrigen Widerstand hat. Daher kann an ihr4 shows a circuit of this type, which temporarily puts the closed pole into the blocking state in addition to a number of essential improvements and has a relatively high level of resistance. In this circuit the double stand. During this time the distribution basisdiodeDÄD used changes. Their operating state is also determined by the voltage difference between the terminals by the voltage + Ub at the base terminal B 2 points + Ud and -Uv on the voltage divider and by the voltage + Ub that is present on the input electrode D of the double base passage electrode D on the voltage divider, consisting of 45 diode temporarily also a higher voltage is connected to the resistor Rl, the diode D2 and the resistor. As a result, the position R3 described above, between the resistor Rl and the defect electron injection in the path D- B1 beDiode D 2 tapped positive voltage, which acts, which puts this path in the forward state voltage divider by the positive voltage + Ud , and thus sets the associated and the less positive voltage + Uh fed 50 operating point 6 * 3. So the positive impulse has as will. Between the base terminal Bl and ground there is a switch-on pulse for the electronic switch as well as a diode Dl, which is polarized so that it works. Since during the duration of the switch-on pulse through the current, which is the path D-B1 in pass-through the diode D2 in the blocking state, flows through, in the blocking direction, this demands that it is at the input electrode D of the. At the connection point between diode Dl and 55 double base electrode, and thus also at the base connection B 1, a resistor R 2 is connected to the output of the electronic switch,
closed, which leads to a negative bias voltage parallel to the resistor i? 3 is the diode D3 gequelle - Uv . switches. When the circuit D- B1 is in the on-state division of the voltage between the points + Ub , the distance B2-B1 of the double base 60 and + Uh by the voltage divider R1-D2-R3 diode is much lower than in the case where not influenced by the additional diode D 3, since the path D-B1 is in the blocking state. That this is then in the blocked state. At the Zuher, the voltage between the connection points + Ub leading of a positive pulse is divided by the capacitor and - Uv with the appropriate rating C1, if the pulse lasts long enough, the resistance R 2 in this case is divided in such a way that 65 charged. After the end of the pulse is a positive voltage at the base terminal Bl flows against Eiitladestrom of the capacitor that is the reverse mass present, has thereby the diode Dl in the direction of charging current. The diode D 3 is in the blocking state and therefore has a high resistance. It is now polarized in such a way that the discharge current, on the other hand, flows through the resistance between the forward direction and therefore has a resistance that is significantly lower than the base terminals of the double base diode. Therefore, on her

während der Entladung nur ein kleiner Spannungsabfall auftreten. Der mit der Entladung des Kondensators verbundene negative Spannungsimpuls hat also nur eine kleine Amplitude und kann daher eine erneute Änderung des Arbeitspunktes der Doppelbasisdiode nicht bewirken.only a small voltage drop occurs during discharge. The one with the discharge of the capacitor connected negative voltage pulse has only a small amplitude and can therefore be a Do not change the operating point of the double base diode again.

Um den elektronischen Schalter in den Ausschaltzustand zu bringen, also den Kennlinienpunkt 5*1 einzustellen, wird über die Diode D 4 dem Kondensator C 2 ein negativer Impuls zugeführt, welcher eine vor- to übergehende Absenkung des Potentials der Eingangselektrode bewirkt und dadurch die Schaltung in die zum Kennlinienpunkt Sl gehörende Betriebslage bringt.In order to bring the electronic switch into the switched-off state, i.e. to set the characteristic point 5 * 1, a negative pulse is fed to the capacitor C 2 via the diode D 4, which causes a temporary lowering of the potential of the input electrode and thereby switches the circuit into brings the operating position belonging to the characteristic point Sl.

Die Diode D 4 ist so gepolt, daß sie dabei vom Ladestrom des Kondensators C 2 in Durchlaßrichtung durchflossen wird, weshalb an ihr kein schädlicher Spannungsabfall auftritt. Bei der Entladung dagegen, die am Impulsende stattfindet, setzt die Diode D 4 dem in umgekehrter Richtung fließenden Entladestrom ihren Sperrwiderstand entgegen, so daß der mit der Entladung verknüpfte Spannungsstoß zum größten Teil an der Diode abfällt. Die Vorderflanke des Umschaltimpulses Ua wirkt sich daher zur Verlagerung des Eingangselektrodenpotential mit voller Steilheit aus, während die Steilheit der Rückflanke stark vermindert wird, daß die Rückflanke des Ausschaltimpulses, bei der die Spannung ansteigt, den Schalter sogleich wieder einschaltet.The diode D 4 is polarized so that the charging current of the capacitor C 2 flows through it in the forward direction, which is why there is no harmful voltage drop across it. In the case of the discharge, on the other hand, which takes place at the end of the pulse, the diode D 4 opposes its blocking resistance to the discharge current flowing in the opposite direction, so that the voltage surge associated with the discharge largely drops across the diode. The leading edge of the switching pulse Ua therefore has the effect of shifting the input electrode potential with full steepness, while the steepness of the trailing edge is greatly reduced so that the trailing edge of the switch-off pulse, at which the voltage rises, immediately switches the switch on again.

Die zu übertragende Signalwechselspannung kann über die Klemmen UsI des Übertragers T oder über die Klemme Us2 des Kondensators C4 zugeführt werden. Maßgebend für die Auswahl der Zuführung ist der Innenwiderstand der Signalwechselspannungsquelle. Der Innenwiderstand ist mittels des Kondensators C 4 wechselstrommäßig an die Eingangselektrode D angeschlossen. Er bildet daher einen Nebenschluß zur Doppelbasisdiodenstrecke D-Bl und vergrößert daher die Belastung der Ein- und Ausschaltspannungsquellen, die bei Ue und Ua angeschlossen sind. Er verringert daher die an der Eingangselektrode D wirksame Schaltspannung um so mehr, je niederohmiger er ist. Es kann also nur bei hochohmigem Innenwiderstand die Signalwechselspannung über den Kondensator C 4 zugeführt werden. Bei kleinem Innenwiderstand wird man aber zweckmäßig die Zuführung über den Übertrager T wählen. Mit Hilfe des Übertragers T kann eine Transformierung des Innenwiderstandes durch passendes Windungszahlverhältnis vorgenommen werden. Außerdem wirkt der Arbeitswiderstand Rl als Vorwiderstand für den transformierten Innenwiderstand. The signal alternating voltage to be transmitted can be supplied via the terminals UsI of the transformer T or via the terminal Us2 of the capacitor C 4. The internal resistance of the signal alternating voltage source is decisive for the selection of the supply. The internal resistance is connected to the input electrode D by means of the capacitor C 4 in terms of alternating current. It therefore forms a shunt to the double base diode path D-B1 and therefore increases the load on the switch-on and switch-off voltage sources that are connected at Ue and Ua. It therefore reduces the switching voltage effective at the input electrode D all the more, the lower it is. The signal alternating voltage can therefore only be supplied via the capacitor C 4 when the internal resistance is high. In the case of a low internal resistance, however, it is expedient to choose the feed via the transformer T. With the help of the transformer T, the internal resistance can be transformed using a suitable number of turns ratio. In addition, the working resistance Rl acts as a series resistance for the transformed internal resistance.

Claims

1. Electronic switch using one in the consumer circuit to be switched looped in with a diode line, with an input electrode and two base connections

55 provided double base diode, which is brought into its two tilting positions by switching pulses, characterized in that, in order to make the operating point of the double base diode (DBD) independent of the current in the consumer resistance and to prevent the switching pulse for establishing the on state of the double base diode (DBD ) affects the consumer for the switched current, a separation between the switched circuit and the Betriebsstro'tnkreisen for the double base diode is made by using alternating current as the current to be switched in its circuit, the double base diode path (D-Bl) via capacitors (C 3 , C 4) is inserted blocked, the consumer being fed via the relevant base connection (Bl) of the double base diode (DBD) and by taking the following switching measures:

a) that the DC operating voltage for the input electrode (D) is tapped off at a voltage divider, consisting of a resistor (R 1) and the series connection of a directional conductor (D2) in the on state and a further resistor (R ¹ S), and that a positive switch-on pulse is fed between the series circuit via a capacitor (Cl),

b) that parallel to the resistor (R2>) of the series connection there is a directional conductor (D 3) which is polarized so that it is stressed in the reverse direction by the switch-on pulse,

c) that a negative switch-off pulse is fed to the input electrode (D) via the series connection of a directional conductor (.04) in the forward direction and a capacitor (C2) , with a resistor (A4) to ground at the connection point between the directional conductor and capacitor.

2. Electronic switch according to claim 1, characterized in that a directional conductor (Dl) is used to increase the switching effect of the device, which is connected as a variable shunt to the consumer to the consumer-feeding base terminal (51) of the double base diode (DBD) and the is polarized such that it is claimed by the forward current of the diode path (D-B1) of the double base diode ( DBD) in the reverse direction, and the (Dl) via a resistor (R2) receives a negative bias voltage (-Uv) in the size that it is in the opposite state as the diode path (D-Sl) of the double base diode (DBD) .

Documents considered: "Handbook of Semiconductor Electronics", 1956 ,. Chapter 16-1 a.

1 sheet of drawings

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