DE1084760B - Durch einen Lichtstrahl steuerbare Schaltanordnung mit einer Fadenhalbleiteranordnung, zum Beispiel einer Doppelbasisdiode - Google Patents

Description

Aus der Literaturstelle »A two-state light activated circuit element using germanium« aus British J. Appl. Phys., 6 (1955), S. 172/173, ist eine Halbleiteranordnung für Schaltzwecke bekanntgeworden, welche aus einer Doppelbasisdiode und einem dazu in Serie geschalteten homogenen Halbleiterwiderstand besteht. Die Strom-Spannungs-Kennlinie dieser Anordnung besitzt einen instabilen Bereich (d. h. einen Bereich fallender Charakteristik), der zwischen zwei stabilen Bereichen angeordnet ist. Die Anordnung kann von dem einen stabilen Zustand auf den anderen stabilen Zustand umgeschaltet werden, indem man Licht abwechselnd auf die Doppelbasisdiode oder auf den homogenen Halbleiterwiderstand fallen läßt.

Die vorliegende Erfindung behandelt eine durch einen Lichtstrahl steuerbare Anordnung zum Schalten oder zum Regeln mit einem Fadenhalbleiter, z. B. einer Doppelbasisdiode, die im Gegensatz zu der bekannten Anordnung keinen zusätzlichen Halbleiterwiderstand erfordert. Die Anordnung nach der Erfindung kann zu einer durch einen Lichtstrahl steuerbaren Schaltanordnung mit N stabilen Arbeitspunkten ausgebaut werden. Dabei ist N eine beliebige ganze und positive Zahl.

Bei der durch einen Lichtstrahl steuerbaren Schaltanordnung nach der Erfindung mit einem Fadenhalbleiter (z. B. einer Doppelbasisdiode oder einem Doppelbasistransistor) mit einem η-leitenden (bzw. p-leitenden) Halbleiterkörper und zwei — vorzugsweise an zwei gegenüberliegenden Flächen angeordneten — sperrschichtfrei kontaktierten Basiselektroden, die — gegebenenfalls über einen Begrenzungswiderstand — an einer Gleichspannungsquelle liegen, sowie mit mindestens einer weiteren positiv (bzw. negativ) gegen die negative (bzw. positive) Basiselektrode vorgespannten Emitterelektrode, die oberhalb (bzw. unterhalb) einer bestimmten Vorspannung Minoritätsträger in den Halbleiterkörper des Fadenhalbleiters injiziert, wobei die Emitterelektrode über einen ohmschen Widerstand mit dem positiven (bzw. negativen) Pol einer Gleichspannungsquelle verbunden ist, wobei gemäß der Erfindung der Widerstand und die Spannungsquelle derart bemessen sind, daß die Kennlinie des Widerstandes die zur Betriebsspannung zwischen den Basiselektroden zugeordnete Kennlinie der unbelichteten Fadenhalbleiteranordnung in einem Arbeitspunkt im stabilen Sperrbereich dieser Kennlinie schneidet, während sie die zur gleichen Betriebsspannung gehörende Kennlinie der belichteten Fadenhalbleiteranordnung nur in einem Arbeitspunkt im Durchlaßbereich trifft.

Für die Bemessung der Spannungsquelle und des Widerstandes sind gemäß der weiteren Erfindung folgende zwei Möglichkeiten vorgesehen:

A. Der Widerstand und die Spannungsquelle sind derart bemessen, daß die Kennlinie des Widerstandes die der Betriebsspannung zwischen den Basiselektroden

Durch einen Lichtstrahl

steuerbare Schaltanordnung

mit einer Fadenhalbleiteranordnung,

zum Beispiel einer Doppelbasisdiode

Anmelder:

Siemens & Halske Aktiengesellschaft,

Berlin und München,
München 2, Wittelsbacherplatz 2

Dr. Heinz Dorendorf, München,
ist als Erfinder genannt worden

zugeordnete Kennlinie der unbelichteten Fadenhalbleiteranordnung nur in einem einzigen Arbeitspunkt, und zwar im stabilen Sperrbereich dieser Kennlinie, schneidet, während sie die zur gleichen Betriebsspannung gehörende Kennlinie der belichteten Fadenhalbleiteranordnung nur in einem Arbeitspunkt im Durchlaßbereich trifft.

B. Der Widerstand und die Spannungsquelle sind derart bemessen, daß die Kennlinie des Widerstandes die zur Betriebsspannung zwischen den Basiselektroden zugeordnete Kennlinie der unbelichteten Fadenhalbleiteranordnung in einem Arbeitspunkt im stabilen Sperrbereich und in einem weiteren stabilen Arbeitspunkt im Flußbereich dieser Kennlinie schneidet, während sie die zur gleichen Betriebsspannung gehörende Kennlinie der belichteten Fadenhalbleiteranordnung nur im Flußbereich trifft. Dabei ist die Emitterelektrode über einen Widerstand mit dem positiven (bzw. negativen) Pol einer Gleichspannungsquelle verbunden, wobei der Widerstand und die Spannungsquelle so bemessen sind, daß das soeben beschriebene Verhalten der Kennlinien eintritt.

Fig. 1 a zeigt die Schaltung einer Anordnung nach der Erfindung unter Verwendung einer Doppelbasisdiode mit einem η-leitenden Halbleiterkörper H, z. B. aus Silizium oder Germanium, und den beiden sperrschichtfrei angebrachten Basiselektroden B₁, B₂, zwischen denen eine Gleichspannung U liegt (B₁ = negative, B₂ — positive Basiselektrode). D ist im vorliegenden Beispiel eine in den Halbleiterkörper H der Doppelbasisdiode einlegierte Emitterelektrode aus Akzeptormaterial, welche mit dem Halbleiterkörper H einen p-n-Übergang bildet und bei genügend hoher Vorspannung Minoritätsträger in den Halbleiterkörper H der Diode injiziert. Die Elektrode D liegt über einen Widerstand R am Pluspol einer Gleichspannungsquelle V, deren Minuspol mit B₁ verbunden ist. Gegebenenfalls kann auch noch im Stromkreis zwischen den Basiselektroden und der Gleichspannungsquelle U ein Begrenzungswiderstand i?& vorgesehen sein.

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Fig. Ib zeigt einige Kennlinien U_D = / (In) tür U > 0 Belichtung ein stetiges Hinübergleiten vom Flußzustand

mit der Betriebsspannung U als Parameter. Dabei ist In in den Sperrzustand.

. der die Elektrode D passierende Strom und Un die Span- Die Bedingung A, b) kann aber auch erfüllt sein, wenn

nung zwischen der Elektrode D und der Elektrode B₁. . man ■

Mit kleiner werdendem U verschieben sich die Kennlinien 5 ( dUn \^unbelit;htet

nach unten. Im fallenden "Bereich der Kennlinie ist die & 9Ίπ <- I "qJZT J _

Steigung an der Spitze zwischen Sperr- und Flußbereich ^D~

am größten. Sie ist näherungsweise durch die Ableitung macht. In diesem Falle folgt

dUp\ /gf/^ unbelichtet

XO

gegeben. Die Doppelbasisdiode sei zunächst unbelichtet, oder

unbelichtet

din

I_D=0

und die Betriebsspannung U sei fest vorgegeben. Die zugehörige Kennlinie ist als Kurve I mit der Spitze ai in A, b₂) R <
Fig. 1 c eingezeichnet. Durch Belichtung des Halbleiter- 15
körpers der Diode, vor allem zwischen B₁ und D, wird Hier gibt es also beim Übergang vom belichteten Zudieser Bereich durch Photoeffekt niederohmiger, so daß stand in den unbelichteten Zustand Übergangskennder Spannungsabfall längs H zwischen B₁ und B₂ sich — linien, die von der Widerstandsgeraden III sowohl im je nach Intensität der Belichtung — mehr oder weniger Flußbereich als auch im Sperrbereich geschnitten werden, auf das Gebiet zwischen B₂ und D zusammendrängt. Da D ao Da aber die dem unbelichteten Zustand entsprechende gegenüber B₁ stets positiv vorgespannt ist, kommt die Kennlinie I keinen Schnittpunkt mit der Widerstands-Diode dabei in Flußrichtung. Im Kennlinienbild wirkt geraden III im Flußbereich besitzt, so kippt nach Wegsich das so aus, als ob die Betriebsspannung U erniedrigt nähme der Belichtung die Diode vom Flußbereich in den würde. Die zu einer gegebenen Betriebsspannung U der stabilen Sperrbereich. Ein Kippvorgang erfolgt also nur belichteten Doppelbasisdiode gehörende Kennlinie II 25 bei Wahl der Bemessungsvorschrift A, b₂).
liegt daher stets unterhalb der Kennlinie I der unbeüch- Um eine möglichst große Empfindlichkeit der Anordteten Diode und besitzt einen ähnlichen Verlauf wie eine nung zu erzielen, wird man V — selbstverständlich unter Kennlinie der unbelichteten Diode, die einer kleineren Beachtung von A, a) — möglichst groß wählen und R Betriebsspannung U zugeordnet ist. Allgemein liegt die nicht größer machen, als es auf Grund der Forderung Kennlinie der belichteten Diode um so tiefer, je größer 30 A, b) unbedingt erforderlich ist. Bei Wahl der Bedie Intensität der Belichtung ist. Bei einer bestimmten messungsvorschrift A, b₂) für den Widerstand R ist dies Intensität der Belichtung nehme sie den in Fig. 1 c mit II von selbst gewährleistet,
bezeichneten Verlauf. Sind R und V gemäß der Bemesstingsvorsehrift A, d. h.

Die in Fig. 1 c ebenfalls eingezeichnete Kennlinie III nach den Vorschriften A, a) und A, b) gewählt, so arbeitet

des Widerstandes R ist als Funktion durch den Aus- 35 die Anordnung nach der Erfindung im unbelichteten Zu-

druck Un = V — R · In gegeben; sie ist also eine Gerade, stand auf einem Arbeitspunkt X₁ im stabilen Sperr-

deren Neigung durch tg<p„, =—R gegeben ist und die bereich. Die Diode ist also gesperrt. Bei genügender

die Ordinatenachse in der Höhe der Spannung V schnei- Intensität eines auf den Halbleiterkörper der Doppelbasis-

det. Sie soll gemäß der ersten Bemessungsmöglichkeit diode zwischen D und B₁ auftreffenden Lichtstrahles geht

nach der Erfindung die Kennlinie I der unbelichteten 40 die Kennlinie I in den Zustand II und der Arbeitspunkt X₁

Doppelbasisdiode nur in einem Arbeitspunkt X₁, der im in den Arbeitspunkt X₂ über. Die Diode kippt also in

stabilen Sperrbereich, d. h. links von der Spitze α_τ, liegt, Flußrichtung. Nach Wegnahme der Belichtung stellt sich

schneiden, während sie die Kennlinie II der belichteten der ursprüngliche Zustand wieder ein. Die Kennlinie geht

Doppelbasisdiode nur in einem Arbeitspunkt X₂ im Fluß- wieder in den Zustand I, über und der Arbeitspunkt kehrt

bereich, d. h. rechts von der Spitze «u, treffen soll. 45 wieder an die ursprüngliche Stelle X₁ zurück. Die Diode

Diese Forderung wird mit Sicherheit erfüllt, wenn man geht also nach Beendigung der Belichtung wieder in den

V derart wählt, daß die Bedingung Sperrzustand über. Dabei ist dieser Übergang ein Kipp-

A a) /£T\unbeEchtet ^ γ y, tjj \ belichtet Vorgang, wenn der Widerstand R gemäß der Bedin- ¹O=⁰ iß=o gung A, b₂) gewählt ist. Bei erneuter Belichtung wiedererfüllt ist, und man ferner dafür Sorge trägt, daß A, b) der 50 holt sich das gleiche Spiel. Bei Wahl der Bemessungsvor-Neigungswinkel <p_m der Widerstandsgeraden III kleiner schrift A erhält man also eine Schaltanordnung, welche ist als der Neigungswinkel ■& der durch den auf der Ordi- bei Belichtung offen und im verdunkelten Zustand genate (Γ/zrAchse) in der Höhe der gemäß A, a) gewählten sperrt ist.

Spannung V liegenden Punkt P an die Kennlinie I ge- . Zum Verständnis der Bemessungsmöglichkeit B nach

legten Tangente T. ■ 55 der Erfindung sei auf Fig. 1 d verwiesen. I und II bedeuten

Die Bedingung A, b) ist erfüllt, wenn man wieder die Kennlinien Un = f (In) der Doppelbasisdiode

/ a TT unbelichtet ^ unbelichteten bzw. im belichteten Zustand bei einer

tg<p_m<(——— ] gegebenen Betriebsspannung U. Jetzt soll die Kenn-

V 3Id }ΐ_ΰ=ο linie U_D = V— R-In des Widerstandes R (die wieder

wählt. 60 mit III bezeichnet ist) die Kennlinie I der unbelichteten

Da tg φ_ΐα — —R ist, folgt Doppelbasisdiode in einem Arbeitspunkt Y₁ im stabilen

/ QTJ_D vunbeiichtet Sperrbereich, also links von der Spitzeαι, und in einem

—R < [~kj—j weiteren stabilen Arbeitspunkt Y₂ im Flußbereich schnei-

D JiJ)^o (j_{eil) w}ährend sie die Kennlinien der belichteten Diode

oder 65 nur in einem Arbeitspunkt Y₃ im Flußbereich treffen soll.

I 9 Uj) ^unbei^ich^tet Hierzu ist die Forderung

'" Λ> . —= . unbelichtet _F . _ITT ,belichtet

i ϋΐη ,IjJ=O B, a) (Un)_Iü=zD >V>(U_D)_Ii)=D

Wählt man den Widerstand R gemäß der Bemessungs- zu erfüllen. Außerdem muß dafür Sorge getragen werden,

Vorschrift A, bj, so erhält man nach Wegnahme der 70 daß B, b) der Neigungswinkel <p_Ui der Widerstandsge-

1 UÖ4 / DU
5 6

raden III größer ist als der Neigungswinkel d- der durch tung in Flußrichtung bleiben. Eine Rückkehr in den den auf der Ordinate (Ud-Achse) in der Höhe der gemäß Anfangszustand läßt sich z. B. erreichen, wenn man die B, a) gewählten Spannung V liegenden Punkt P an die Spannungsquelle V ab- und wieder anschaltet.
Kennlinie I gelegten Tangente T. Bei den bisher beschriebenen kombinierten Anord-

Zur Erfüllung der Bedingung B, b) ist notwendig, daß 5 nungen gemäß der Erfindung arbeitete jedes Schaltelement der Anordnung unabhängig von dem anderen. Diese Unabhängigkeit wird aufgehoben, wenn man gemäß einer Fortbildung der Erfindung einen weiteren

B, I)₁) 22 <

ist. Die Bedingung B, b_x) ist jedoch — im Gegensatz zu ohmschen Widerstand R₀ vorsieht, der zwischen den der Bedingung B, b) — nicht unbedingt hinreichend. Bei io JV Schaltelementen und der gemeinsamen Spannungs-Erfüllung der Bedingungen B, a) und B, b) tritt neben quelle V, welche die Vorspannung für die Emitterelekden stabilen Arbeitspunkten Y₁ und Y₂ auf der Kenn- troden D liefert, derart geschaltet ist, daß er mit den linie I noch ein weiterer labiler Arbeitspunkt L auf. Widerständen R in Serie liegt. Eine solche Anordnung

Im unbelichteten Zustand arbeitet die Anordnung in ist in Fig. 2 mit JV = 3 Doppelbasisdioden für den Fall

dem durch den Schnittpunkt Y₁ im stabilen Sperrbereich 15 η-leitender Halbleiterkörper der Dioden dargestellt,

definierten Zustand. Die Anordnung ist also gesperrt. In Fig. 2 a sei A ein Punkt am Ausgang des Wider-

Bei Belichtung geht die Kennlinie der Doppelbasisdiode Standes R₀. Das Potential dieses Punktes gegenüber der

von der Kurve I in die Kurve II über. Dabei wandert der Basiselektrode B₁ mit dem niedrigeren Potential, d. h.

Arbeitspunkt nach Y₃, dem Schnittpunkt der Kenn- die Spannung Va, übernimmt dann bei Anwendung

linie II mit der Widerstandsgeraden III, der im Fluß- 20 eines gemeinsamen Widerstandes R₀ die Rolle, die bei

bereich liegt. Nach Wegnahme der Belichtung wandert den bisher beschriebenen Anordnungen der festen

der Arbeitspunkt längs der Widerstandsgeraden III zu Spannung V zukam: die Kennlinie der Widerstände R

dem stabilen Arbeitspunkt Y₂ auf der Kennlinie I der schneidet die Ordinatenachse im ÜO/Jß-Diagramm in

unbelichteten Diode, der ebenfalls im Flußbereich liegt. der Höhe Va- Die Spannung Va ist gemäß Va = V—^o "Xd

Die Doppelbasisdiode bleibt also leitend. Um sie wieder 25 durch den Spannungsabfall längs des Widerstandes R₀

in den Sperrbereich zu bringen, kann man z. B. die bedingt und hängt damit von der Gesamtheit JjJ der

Spannung V kurzzeitig ausschalten. über die Elektroden D fließenden Ströme ab. Hierdurch

Auch in diesem Falle wird man die Spannung V — wird eine Kopplung zwischen den JV verwendeten Teilselbstverständlich unter Beachtung der Vorschrift B, a) — anordnungen bewirkt.

möglichst groß wählen, um eine große Empfindlichkeit 30 Zunächst sei der Widerstand R₀ von Null bis zu beliebig

der Anordnung zu erzielen. Einer beliebigen Verkleine- hohen Werten einstellbar und die Spannungsquelle V

rung von R sind nach obigem keine Grenzen gesetzt. so bemessen, daß bei gegebener Betriebsspannung U

Diese werden vielmehr durch praktische Erwägungen sämtliche Doppelbasisdioden der Anordnung in unbe-

gegeben. Man wird nämlich dafür sorgen, daß sich die lichtetem Zustand bei R₀ = 0 in Flußrichtung liegen.

Anordnung im Flußzustand möglichst wenig erwärmt und 35 Dann ist Va = V. Durch sukzessive Vergrößerung von R₀

deshalb den stabilen Arbeitspunkt Y₂ möglichst weit sinkt das Potential Va des Punktes A monoton ab

links auf der Kennlinie I legen. Man wird also R nicht und damit auch das Potential der Emitterelektroden D.

wesentlich kleiner machen, als bei gegebener Spannung V Wären sämtliche Doppelbasisdioden der Anordnung in

erforderlich ist, um die beiden Schnittpunkte Y_x und Y₂ aller Strenge gleich, so müßten sie, wenn Vj. einen

mit Sicherheit zu erreichen. 40 bestimmten kritischen Wert unterschreitet, gleichzeitig

JV Schaltelemente der Erfindung lassen sich zu einer in Sperrichtung kippen. In Wirklichkeit ist eine der-Anordnung mit JV stabilen Arbeitspunkten zusammen- artige Gleichmäßigkeit nicht erreichbar. Es wird deshalb schalten. Dies geschieht, indem JV gleichartige und in der eine Diode der Anordnung nach der anderen in Sperr-Größe ihrer Schaltelemente gleichgewählte Anordnungen richtung kippen. Dieser Effekt ist durch sukzessive mit η-leitenden (bzw. p-leitenden) Halbleiterkörpern der 45 Vergrößerung von R₀ stets erreichbar, gleichgültig wie bisher beschriebenen Art, deren Widerstand R entweder zunächst die Widerstände R der Anordnung bestimmt nur nach der Bemessungsmöglichkeit A oder nur nach der sind. Von der Erfindung werden jedoch folgende beiden Bemessungsmöglichkeit B gewählt ist, derart parallel ge- Möglichkeiten des Verhaltens der Anordnungen anschaltet werden, daß jede der EmitterelektrodenD über gestrebt:

je einen gleich großen Widerstand R mit dem positiven 50 Erste Möglichkeit: Bei unbelichteter Anordnung sollen (bzw. negativen) Pol einer gemeinsamen Spannungs- sämtliche Doppelbasisdioden der Anordnung in Sperrquelle V verbunden ist, deren Minuspol (bzw. Pluspol) richtung liegen. Bei Belichtung soll nur eine einzige — und sowie der Minuspol (bzw. Pluspol) einer zweiten, zwischen zwar die jeweils von einem Lichtstrahl getroffene — Diode den Basiselektroden B₁, B₂ sämtlicher verwendeter Faden- offen sein, während die übrigen nach wie vor in Sperrhalbleiteranordnungen der Anordnung liegenden Span- 55 richtung liegen sollen. Nach Wegnahme der Belichtung nungsquelle U an der Basiselektrode B₁ mit dem niedri- sollen wieder alle Dioden gesperrt sein,
geren (bzw. höheren) Potential liegt. Gemäß den beiden Zweite Möglichkeit: Bei unbelichteter Anordnung Grundmöglichkeiten A, B ergeben sich dann zwei Fälle, soll nur eine Diode offen sein. Fällt der Lichtstrahl auf die für Anordnungen mit Doppelbasisdioden kurz darge- eine beliebige andere Diode der Anordnung, so soll diese stellt werden sollen. 60 in Flußrichtung schalten, während die vorher offene

Wählt man die Spannung V und die Widerstände R Diode in Sperrichtung kippt. Stets soll nur eine einzige

nach der Bemessungsmöglichkeit A, so erhält man eine Diode in Flußrichtung liegen.

Anordnung, bei der die jeweils vom Licht getroffenen Zunächst werde die erste Möglichkeit näher betrachtet.

Doppelbasisdioden offen sind, während die übrigen in Man erreicht sie, wenn man gemäß der Erfindung dafür

Sperrichtung liegen. Nach Wegnahme der Belichtung 65 sorgt, daß die Kennlinie der Widerstände R bei un-

gehen alle Dioden in Sperrichtung. belichteter Anordnung die Kennlinie I Uo = f (Id)

Wählt man dagegen die Spannung V und die Wider- jeder Doppelbasisdiode der Anordnung nur in einem

stände R nach der Bemessungsmöglichkeit B, so erhält einzigen Arbeitspunkt X₁ im Sperrbereich schneidet,

man eine Anordnung, bei der sämtliche vom Licht ge- während sie die Kennlinien der belichteten Dioden nur

troffenen Doppelbasisdioden nach Wegnahme der Beiich- 70 im Flußbereich trifft. Es ist hier also die Grundvorschrift A

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für alle Dioden der Anordnung zu erfüllen, wobei die FΆτηαχ, demunteren, P', die Spannung Va min zu. Damit

veränderliche Spannung Va an die Stelle der festen ist die Bedingung

Spannung V tritt. _ .unbeUchtet ^₁₇ . _/TT .bdfchtet

Die Fig. 2 b zeigt die Kennlinien einer beliebigen \'-Ί))_Ιΐ)=._ο -> ν a >■ y-> d) _Ιχ)-._ο Doppelbasisdiode der Anordnung bei einer gegebenen 5

Betriebsspannung U und einer gegebenen Intensität für die beiden Spannungswerte Va max und Va min des steuernden Lichtsignals. I sei die Kennlinie im un- erfüllt. Da Va max wegen der Vernachlässigbarkeit der belichteten Zustand, und II sei die Kennlinie im be- Sperrströme gleich V ist, hat man gleichzeitig auch die lichteten Zustand. Die entsprechenden Kennlinien der Spannung V festgelegt. Die Widerstände R werden übrigen Dioden der Anordnung sollen sich möglichst io gemäß der Bedingung A, b) festgelegt. Dies kann einfach gut mit diesen Kennlinien decken. Dann wird die soeben so geschehen, daß man durch den Punkt P auf der genannte Forderung erfüllt, wenn erstens Va so ein- Ordinatenachse, dem die Spannung Va max zugeordnet gestellt ist, daß entsprechend der Bedingung A, a) für ist, eine Widerstandsgerade III legt, welche die Kenn- Va stets linie I nur in einem Arbeitspunkt X₁ im stabilen Sperr- ,jj »unbeiichtet γ ,_Tj ^belichtet 15 bereich schneidet. Die Gerade III entspricht der Lage \^u0IiJ)=O -^ ^A^ ^DJ₇J₃=O _der Kennlinie der Widerständet bei unbelichteter gilt. Anordnung, d. h. wenn alle Dioden gesperrt sind. Die Da beim Umkippen einer beliebigen Doppelbasisdiode parallel zu III durch den der Spannung Va min entder Anordnung infolge Belichtung sich der durch den sprechenden Punkt P' auf die Ordinatenachse gelegte Widerstand R₀ fließende Strom ändert, so folgt aus dieser 20 Gerade III' gibt die Lage der Kennlinie des WiderBedingung Standes R an, wenn eine der Dioden belichtet ist. Sie

schneidet die Kennlinie II der belichteten Diode natur-

> VAmax, gemäß nur in einem Arbeitspunkt X₂ im Flußbereich.

.belichtet Der diesem Arbeitspunkt zugeordnete Strom sei mit

> {Uo)

,-belichtet

Dabei ist VAmax der Maximalwert der Spannung Va

zwischen dem Punkt A am Ausgang des Widerstandes R_{0 bezeichnet}. _{Sein Wert kann} unmittelbar an der Abszisse und der Basiselektrode B₁. Da die Sperrströme der abgelesen werden Anordnung zu vernachlässigen sind, wird VAmax ^V. 30
Andererseits ist VAmin der Minimalwert der Spannung Va, ^¹¹⁵

der praktisch nur vom Flußstrom der belichteten Doppel- VAmax = V,

basisdiode gemäß γ^ ₌ γ _

₇ V_Ami_n^V-R₀-I™^ichtet 35 folgt

τ/ -rj- ρ ,-belichtet

' Amax— r Amin — λ₀ · ■>■ _D $_luß ·

bestimmt wird. Die Größe dieses Flußstromes hängt von

der Neigung der Kennlinie des Widerstandes R ab. Da Va max — Va min gleich dem Abstand der beiden

Dieser ist in Übereinstimmung mit der Bedingung A, b) Punkte P und P' ist und auch I_{0 Mu}ß bekannt ist, ist so zu wählen, daß der Neigungswinkel <p_m der Wider- 40 auch die Größe des gemeinsamen Widerstandes R₀ standsgeraden III kleiner ist als der Neigungswinkel $ bekannt, während die Größe von R aus der Neigung der der durch den auf der Ordinate (UzrAchse) in der Höhe Kennlinie III sofort abgelesen werden kann. Es ist der Spannung VAmax liegenden Punkt P an die Kenn- günstig, wenn die beiden Punkte P und P' nicht zu nahe linie I der unbelichteten Dioden gelegten Tangente T. beieinander liegen. Unter Umständen wird man auch Da Va _max praktisch gleich groß wie V ist, so muß man, 45 darauf achten, daß der Abstand des Punktes P (der wenn man die erste Einstellungsmöglichkeit erreichen der Spannung Va max zugeordnet ist) von dem Schnittwill, der Spannung F gemäß der Bedingung punkt der Kennlinie II nut der Ordinatenachse größer ...... ,.,·,.*,. ist als der doppelte Abstand der beiden Punkte P und P'.

I_TT \unbelichtet _Tr ijj ^behaltet .^r\ , .

\^ud)_Id=0 > ν > (Ud)_Ii)=0 Hierdurch wird erreicht, daß nur eine Diode der Anordnung

50 in Flußrichtung kippt, wenn zufällig zwei Dioden gleichwählen. Außerdem ist noch die Bedingung zeitig belichtet werden. Im Interesse einer hohen Empfind-

. ,.. lichkeit der Anordnung wird man außerdem den Punkt P

τι- ^^ UJ \belicntet °

ν α min ^> \.^ud)_Ij)=ü möglichst hoch legen.

Eine gemäß diesem Verfahren bemessene Anordnung

zu beachten. Hierdurch wird erreicht, daß die jeweils 55 besitzt die geforderte Eigenschaft, daß jeweils nur eine belichtete Diode unbedingt in den Flußzustand über- Diode, und zwar nur bei Belichtung, in Flußrichtung gehen muß. liegt. Nach Wegnahme -des steuernden Lichtstrahles

Falls die erste Möglichkeit des Verhaltens der An- schaltet sie selbsttätig wieder aus. Sollten wider Erordnung angestrebt wird, geht man am einfachsten warten die einzelnen Dioden bei Anwendung der befolgendermaßen vor: Auf Grund der zu verwendenden 60 absichtigten Belichtungsintensität nicht kippen, so wird Betriebsspannung U und der anzuwendenden Belichtungs- eine geringfügige Erhöhung derselben Abhilfe bringen, stärke wählt man eine Anzahl von N Doppelbasisdioden Interessanter als der eben besprochene Fall ist die

unter dem Gesichtspunkt möglichst großer Einheitlichkeit zweite bereits genannte Möglichkeit, eine Anordnung mit ihrer Kennlinien I und II aus. Dann kann man zur N Doppelbasisdioden unter Verwendung eines gemein-Ermittlung der Größen V, R und R₀ die Kennlinien I und 65 samen Widerstandes R₀ gemäß der Erfindung einzustellen. II einer beliebigen Diode der Anordnung benutzen. In Hiernach soll erreicht werden, daß bei unbelichteter dem graphischen Bild dieser Kennlinien wählt man zwei Anordnung stets nur eine Diode offen ist. Fällt der verschiedene Punkte P, P' auf der Ordinatenachse, steuernde Lichtstrahl auf eine beliebige andere Diode welche zwischen den beiden Kennlinien I und II liegen der Anordnung, so soll diese in Flußrichtung schalten, sollen. Dem oberen Punkt P ordnet man die Spannung 70 während die vorher offene Diode in Sr>errichtung kippt.

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Stets soll nur eine einzige Diode in Flußrichtung möglich Neigungswinkel <p_m dieser Widerstandsgeraden III mit

sein. der positiven Abszissenachse (!.D-Achse) kann dann un-

Gemäß der Erfindung sind hierzu folgende Bedingungen mittelbar der zugehörige Wert des Widerstandes R

erforderlich: ■" abgelesen werden. Im Bereich zwischen dem PunktL

a) Die Kennlinie der Widerstände R soll bei un- 5 und dem Punkt Y₂ verläuft die Widerstandsgerade III

belichteter Anordnung die Kennlinien I jeder Doppel- oberhalb der Kennlinie I. Der größte Abstand in Or-

basisdiode, von denen wieder möglichst große Gleich- dinatenrichtung zwischen der Geraden III und der

mäßigkeit zu fordern ist, in einem Arbeitspunkt Y₁ im Kennlinie I zwischen beiden Punkten L und Y₂ werde

stabilen Sperrbereich und in einem weiteren stabilen mit s bezeichnet.

Arbeitspunkt Y₂ im Flußbereich schneiden, während sie io Die Spannung V kann ebenso wie die Spannung Va max die Kennlinien II der belichteten Dioden nur im Fluß- unter Beachtung einer gewissen Vorschrift vorgegeben bereich, und zwar in einem einzigen Arbeitspunkt Y₃, werden. Während für Va max die einschränkende Betreffen. Es ist also für die Spannung Va die Grund- dingung in der Grundforderung B, a) bestand, ist die Vorschrift B, a) und für die (gleich großen) Widerstände R Wahl von V oder i?₀ maßgebend dafür, daß die Bedie Grundvorschrift B, b) zu erfüllen. 15 dingung ß) erfüllt ist. Hinreichend dafür, daß die Be-

ß) Die Kennlinie III der Widerstände R muß — falls dingung ß) erfüllt ist, ist die Forderung
zufällig zwei Doppelbasisdioden der Anordnung in

Flußbereich kämen — so tief absinken, daß dann mit R₀ > -- ,

keiner der Kennlinien I im Flußbereich ein Schnittpunkt *^D 0 0

möglich ist. 20 die nun abgeleitet werden soll.

γ) Schließlich muß der Flußzustand der jeweils zuletzt Lägen zufällig bei verdunkelter Anordnung zwei

belichteten Diode stabiler sein als der Flußzustand der Dioden in Flußrichtung, so würde die Kennlinie der

vorher offenen Diode, so daß stets die zuletzt belichtete Widerstände R nicht durch den Punkt P der Ordinate,

Diode in Flußrichtung bleibe. Wie das zu erreichen ist, sondern durch den Punkt P' der Ordinate führen, dem

wird noch näher ausgeführt. 25 eine Spannung Va max zugeordnet ist. Dabei ist Va min

Falls eine Anordnung mit N Doppelbasisdioden nach gemäß

der zweiten Möglichkeit eingestellt werden soll, geht man y _ y ,p runbelichtet

am einfachsten folgendermaßen vor: Auf Grund der zu Amin — ₀ · ¹D muß

verwendenden Betriebsspannung U und der anzu- gegeben. Dieser Flußstrom Id muß ist aber nicht der

wendenden Belichtungsstärke wählt man eine Anzahl 30 durch den Arbeitspunkt Y₂ definierte Flußstrom, der

von N Doppelbasisdioden unter dem Gesichtspunkt für die Lage von V_A max gemäß der Bedingung

möglichst großer Einheitlichkeit ihrer Kennlinien I und II y F 7? Tunbeiichtet

aus. Dann kann man zur Ermittlung der Größen V, R ^Amax ~ ~ ° ' iJW

und R₀ die Kennlinien I und II einer beliebigen Diode maßgebend ist, sondern er ist kleiner. Sein unterster

der Anordnung benutzen. Dem gewöhnlichen Betriebs- 35 Wert wird durch einen Arbeitspunkt Π definiert, den man

zustand zufolge soll sich stets nur eine Doppelbasisdiode erhält, wenn man die Widerstandsgerade III so lange

bei verdunkelter Anordnung in Flußrichtung befinden. parallel nach unten verschiebt, bis sie die Kennlinie I

In diesem Fall ist der Spannungsabfall am Widerstand R₀ gerade noch tangiert. Dann ist der Berührungspunkt

am geringsten. Ist der besagte Arbeitspunkt Π- Durchihnist der Strom//) (Π)

junbeiichtet 40 bestimmt. Bei verdunkelter Anordnung kann also die

^{D Fluß} Differenz V_A max — VΆ min nicht größer werden als

der durch die offene Diode verursachte Strom (die Sperr- _T/r _Tr τ? τ λ—η

... j ..·. ■ tv j j * j ι ·· "Amax —· V Amin = -^o * *D (J I) = S,

ströme der übrigen Dioden der Anordnung können vernachlässigt werden), so wird Va in diesem Falle am größten wenn gleichzeitig zwei Dioden offen sind. Da Va max und durch 45 und s bereits festliegen und Id (Π) ebenfalls durch die

γ _v D Tunbelichtet bereits festgelegte Neigung der Widerstandsgeraden III

Amax "o-*d m_uß _{und den} Verlauf der Kennlinie I festgelegt ist, muß man

gegeben. Da für Va stets die Bedingung B, a) erfüllt _s

sein muß, so ist auch R₀ > ————

IJj %unbelichtet ^y ^ ιττ \ belichtet 50 J-D[I \)

^^UDh_D=o > ^v Amax > \ud)_I[)=0 wählen, damit die Bedingung/5) erfüllt ist. Nun ist noch

zu fordern. die Größe V verfügbar. Sie ist dann durch das gewählte

Dementsprechend wählt man in der graphischen Dar- Va max und den Strom im ebenfalls bereits festgelegten

stellung der Kennlinien I, II der als Repräsentant Arbeitspunkt Y₂, Id (Y₂) gemäß

dienenden Diode auf der Ordinatenachse einen Punkt P 55 V = V 4- R · I (Y )

zwischen den beiden Kennlinien I und II und ordnet ^max ° ^D

diesem die Spannung Va max zu. Durch diesen Punkt P gegeben. Umgekehrt kann man auch V und Va max und R

legt man die Widerstandsgerade III, die dem Betriebs- und damit auch Id [Y₂) vorgeben und den Widerstand R₀

zustand der unbelichteten Anordnung entsprechen soll, aus der letzten Gleichung bestimmen. Dann muß aber

in Übereinstimmung mit der Forderung B, b). Demnach 60 darauf geachtet werden, daß das so erhaltene R₀ die

ist die Widerstandsgerade III durch den Punkt P der Bedingung

Ordinate (in die Höhe der Spannung Va max) derart zu _s

wählen, daß ihr Neigungswinkel <p_m mit der positiven ^o > j λ—«
Abszissenachse größer ist als der Neigungswinkel ϋ· der

durch den Punkt P an der Kennlinie I gelegten Tangente T. 65 erfüllt. Dabei ist s diejenige Strecke, um die die dem

Damit schneidet dieselbe automatisch die Kennlinie I Normalbetrieb der unbelichteten Anordnung (eine Diode

der unbelichteten Diode in einem Arbeitspunkt Y₁ im offen) entsprechende Kennlinie der Widerstände R

stabilen Sperrbereich, in einem stabilen Arbeitspunkt Y₂ (nämlich die Gerade III, die durch den Arbeitspunkt Y₂

im Flußbereich uhd einem weiteren zwischen Y₁ und Y₂ führt) parallel nach unten verschoben werden muß, damit

liegenden labileni Punkt L im Flußbereich. Aus dem 70 sie die Kennlinie I der unbelichteten Diode gerade noch in

11 12

einem Punkt Π tangiert. 7d (Π) ist der diesem Berührungs- achse. Sie liegt aber immer noch so hoch, daß sie alle punkt Π zugeordnete Stromwert, der unmittelbar ab- Kennlinien I der unbelichteten Dioden sowohl im Sperrgelesen werden kann. bereich als auch im Flußbereich schneidet.

Damit auch mit Sicherheit bei verdunkelter Anordnung Die einzige offene Diode der unbelichteten Anordnung

eine Diode in Flußrichtung liegt, ist außerdem erforder- 5 möge die Diode k sein. Durch Belichtung einer zweiten

lieh, daß Diode der Anordnung, z. B. der Diode (k +1), kippt auch

ν > {U_D)™^beIichtet diese in Flußrichtung. Zunächst geht durch die Belichtung

^v~ die Kennlinie der Diode (k- -\- 1) in die Kennlinie II über,

ist. Weiterhin ist es für die Wirkungsweise und Empfind- während die übrigen Dioden (auch die Diode k) die Kennlichkeit der Anordnung von Vorteil, wenn die Wider- io linie I beibehalten. Damit die Diode (k + 1) kippt, ist stände R nicht wesentlich kleiner sind, als auf Grund lediglich erforderlich, daß die durch den Punkt P in der der Vorschrift B, b) unbedingt erforderlich ist. Ebenso Höhe V_A max auf der Ordinatenachse gehende Kennist ein großes V und ein großes R₀ günstig. Eine hohe linie III des Widerstandes R die Kennlinie II nur in Lage des der Spannung V_{A max} zugeordneten Punktes P einem Arbeitspunkt Y₃ im Flußbereich schneidet, da sich auf der Ordinate hat zur Folge, daß R größer gewählt 15 bis zum Einsetzen des Kippens die Emitterströme nicht werden kann und demzufolge die Entfernung zwischen ändern und deshalb noch der im Ruhezustand maßdem labilen Schnittpunkt L und dem stabilen Arbeits- gebende Verlauf der Widerstandsgeraden III gilt. Durch punkt Y₂ klein wird. Dies ist für die Empfindlichkeit die obige Wahl des Punktes P auf der Ordinate zwischen der Anordnung wiederum von Vorteil. den beiden Kennlinien I und II wird auf jeden Fall Die gemäß der soeben beschriebenen Weise hergestellte 20 erreicht, daß die Kennlinie II unterhalb der dem normalen Anordnung erfüllt alle an sie gestellten Anforderungen. Betriebszustand entsprechenden Widerstandsgeraden III Beim Einschalten der unbelichteten Anordnung sind zu- liegt, so daß bei Anwendung der vorgesehenen Intensität nächst alle Dioden in Sperrichtung. Da des steuernden Lichtstrahles jederzeit ein Kippen der

unbeiichtet belichteten Diode gewährleistet ist. Durch das Kippen

V > [UD) _I]}_ ₀ 25 erhöht sich der durch den Widerstand R₀ fließende Strom

und somit der Spannungsabfall längs dieses Widerstandes.

gewählt ist, schneidet im Augenblick des Einschaltens die Damit sinkt Vα unter den Wert Va max und die Kenn-Kennlinie der Widerstände R die Ordinatenachse in der linie der Widerstände R unter die dem Normalbetrieb der Höhe der gewählten Spannung V (da die Sperrströme unbelichteten Anordnung (nur eine Diode ist offen) entvernachlässigt werden können), d. h. oberhalb der Kenn- 30 sprechende Lage III. Hier kommt nun die Bedingung γ) linien I. Es sind also im ersten Augenblick nach dem Ein- zur Geltung, die bei den bisherigen Betrachtungen zuschalten zunächst nur Arbeitspunkte im Flußbereich rückgestellt wurde. Um die Bedingung γ), gemäß der die möglich. jeweils zuletzt belichtete Diode in Flußrichtung bleiben Infolgedessen steigen die Emitterströme Id an und ver- soll und die vorher offene Diode in Sperrichtung kippen Ursachen am Widerstand R₀ einen zunehmenden Span- 35 soll, zu erfüllen, gibt es gemäß der Erfindung zwei Mögnungsabfall, demzufolge sich die Kennlinie des Wider- lichkeiten: Entweder man sorgt dafür, daß der Abstand Standes R nach unten verschiebt. Dieser Zustand ist der beiden Kennlinien I und II an der Stelle des stabilen instabil und strebt einem stabilen Endzustand Arbeitspunktes Y₂ in Ordinatenrichtung größer als der

bereits definierte Abstand s ist, oder man schaltet den

Y g _ junbeiichtet __ γ 4o Widerständen R einen Kondensator C parallel.

^{0 D max}' Zunächst soE die erste Möglichkeit besprochen werden.

(SpannungsabfaU längs A₀) Da. für die /e-Diode die Kennlinie I maßgebend ist, muß

,, ρ .unbeiichtet _ _rrunbelichtet ^sie unbedingt in Sperrichtung kippen, sobald infolge der

VAmax— λ · ¹DMuß ~~ ^υD ' Belichtung der Diode [k + 1) die Widerstandsgerade um

(Gleichung der Widerstands- ^5 einen größeren Betrag als die Strecke s nach unten

geraden III) wandert, da sie dann keinen Schnittpunkt mehr mit den

Kennlinien I im Flußbereich besitzt. Gemäß obiger Be-

jjunbeiichtet ₌ ^ / _/Unbeiichtet \ messungsvorschrift sind die Größen V_A und R₀ derart

^D ,_T_ ^D ™^ιβ. , . , , gewählt, daß die Kennlinie des Widerstandes R bei einem

(Kennlmiengleichung der _5o Gesamtstrom 2 · I₁, (Π) mit Sicherheit keinen Schnitt-

unbehchteten Dioden) _punkt ^ _{den Kenminien} τ _mem- besitzt. FaUs man z. B.

eindeutig bestimmt ist. Der sich nach Abklingen des Ein- ^₁ ^50Γ^' ^daß unterhalb des Arbeitspunktes Y₂ die

schaltvorganges einstellende Arbeitspunkt Y₂ ist durch Kennlinie II von der Kennlinie I weiter entfernt ist als

die drei Größen °^ie Strecke s, wird im Augenblick des Tangierens der

.unbeiichtet _rrunbeiichtet 55 Widerstandsgeraden der Gesamtstrom durch den Wider-

VAmax, J-Dpiup · U₁, stand R₀ größer als 2 Id (Π). Während nämlich durch die

unbelichtete, aber offene Diode k der Strom Id (Π) fließt,

festgelegt. Da nach obigem VΆ max, V und R derart ge- ist der Strom durch die belichtete Diode [k + 1) wesentwählt wurden, daß bei unbelichteter Anordnung stets nur lieh größer. Die Kennlinie der Widerstände R sinkt also eine Diode in Flußrichtung liegt und hieraus R₀ festgelegt 60 unter die Lage der Tangente τ an die Kennlinie I, so daß wurde, so wird umgekehrt dieses R₀ zusammen mit den die Diode k in Sperrichtung kippen muß. Besonders den Grundforderungen entsprechenden Größen V und R günstig ist es, wenn man — wie bereits erwähnt — die gewährleisten, daß sich nach Abklingen des Einschaltvor- Spannung Va max und den Widerstand R derart wählt, ganges bei verdunkelter Anordnung nur noch eine einzige daß die Schnittpunkte L und Y₂ der Widerstandsge-Diode in Flußrichtung befindet. Von kleinsten Differenzen 65 raden III mit den Kennlinien I eng beieinanderliegen, zwischen den Kennlinien I und den Steigungen der Wider- Dann wird mit großer Sicherheit erreicht, daß die Diode standsgeraden III hängt es ab, welche der Dioden in [k + 1) in Flußrichtung stabiler ist als die Diode k, da das Flußrichtung bleiben wird. Im stabilen Endzustand liegt Licht zusätzliche Minoritätsträger erzeugt und deshalb dann die Kennlinie III der Widerstände R fest und geht die Emitterelektrode D der Diode (k + 1) gegenüber durch den Punkt P in der Höhe Va max auf der Ordinaten- 70 ihrem Halbleiterkörper (d. h. bei einlegierter Elektrode D

die Spannung des p-n-Überganges) stärker positiv ist als bei der Diode k. Infolgedessen behält die Diode (k + 1) die Flußrichtung bei, während die Diode k in Sperrrichtung umkippen muß. Auch die Anwendung einer großen Belichtungsstärke des steuernden Lichtstrahles wirkt in diesem Sinne stabilisierend.

Die zweite Möglichkeit sicherzustellen, daß die zuletzt vom Lichtstrahl getroffene Diode in Flußrichtung bleibt iind die vorher offene Diode in Sperrichtung kippt, besteht gemäß der Erfindung darin, die Widerstände R, über die die Emitterelektroden D mit dem gemeinsamen Widerstand R₀ und dem Pluspol der Gleichspannungsquelle V verbunden sind, mit einem parallel geschalteten Kondensator C zu überbrücken, d. h. die Elektroden D über ein i?C-Glied mit dem Widerstand A₀ zu verbinden.

Die Fig. 3 zeigt eine entsprechende Anordnung mit N = 5 Dioden. Dabei ist z. B. U = 20 V, V = 50 V, die !B.egiem,ungswiderstände 2ü& = 5 kß, die Widerstände R = 1 kJÖ und die Kondensatoren C=I μΈ. Der Widerstand R₀ wird so bemessen, daß sich ohne Belichtung stets nur eine Diode in Flußrichtung befindet. Der steuernde Lichtstrahl wird so geführt, daß er auf eine Diode der Anordnung nach der anderen fällt. Angenommen, er fällt auf die Diode k, die in Flußrichtung liegt. Von hier aus möge er zur benachbarten Diode (k + 1) wandern. Dann kippt auch die Diode k in Flußrichtung. Dadurch wird das Potential Va des Punktes A noch kleiner, so daß die Diode k in Sperrichtung umkippen muß. Da bei der neu gezündeten Diode der Kondensator C noch nicht aufgeladen ist, fließt der Einschaltstrom zunächst in diesen Kondensator, so daß der Widerstand R durch diesen kurzgeschlossen ist. Deshalb ist das Potential der Elektrode D der neu gezündeten Diode (k + 1) höher als das der Diode k, die schon vorher in Flußrichtung gewesen ist. [Dazu kommt, wie oben beschrieben, daß ohnedies die Diode (k + 1) ohne die Wirkung des Kondensators C in Flußrichtung stabiler ist als die Diode k. Diese muß also aus beiden Gründen in Sperrrichtung einkippen.] Die Größe des Kondensators C ist im Verein mit der Größe des Widerstandes R so zu be-

stimmen, daß die Zeitkonstante Θ = -^₇T größer ist als

die Zeit, die die Diode k braucht, um wieder in Sperrrichtung zu kippen.

Die Verwendung der ÄC-Glieder an Stelle einfacher Widerstände macht es außerdem möglich, daß Umkippen der einzelnen Dioden von Sperrichtung in Flußrichtung durch kurze Lichtblitze zu ermöglichen. Die Bezeichnung »kurz« bedeutet hierbei, daß die Dauer der einzelnen Lichtblitze kleiner ist als die Lebensdauer der Minoritätsträger im Halbleiterkörper der Dioden. Da das Kippen der Dioden eine endliche Zeit erfordert, ist der folgende Fall möglich: Die Diode k der unbelichteten Anordnung ist zunächst in Flußrichtung. Eine andere Diode der Anordnung, z. B. die benachbarte Diode (k + 1) wird von einem kurzen Lichtblitz getroffen. Sie kommt ebenfalls in Flußrichtung. Dann sind bei der wieder verdunkelten Anordnung unmittelbar nach der Lichteinstrahlung zwei Dioden in Flußrichtung. Dieser Zustand ist nicht stabil: eine der beiden Dioden muß wieder in Sperrichtung kippen. Die 2?C-Glieder sorgen jetzt dafür, daß stets die zuletzt belichtete Diode (k + 1) in Flußrichtung bleibt.

Um die Anordnungen gemäß der Erfindung für Schaltoder Regelzwecke nutzbar zu machen, wird man in den einzelnen Stromkreisen DVB₁ oder B₂ UB₁ für jede Diode der Anordnung ein spezielles Tastorgan, z. B. die Primärspule eines Relais, vorsehen. Bequemer ist es allerdings, an den Halbleiterkörper jeder Diode eine weitere als Kollektor wirkende Elektrode K anzubringen, die dann über einen Belastungswiderstand R die verstärkte Schaltleistung abgibt (vgl. Fig. 3). Die Doppelbasisdiode ist somit zum Doppelbasistransistor geworden. Die Anwesenheit einer weiteren, z. B. bei η-leitenden Halbleiterkörpern negativ gegen B₁ vorgespannten Elektrode ändert am Kippmechanismus der einzelnen Fadenhalbleiter nichts, sie bringt aber den Vorteil einer besonders guten Ausnutzung der von der Anordnung gelieferten Schaltenergie. Jede der beschriebenen Anordnungen läßt gleichermaßen die Verwendung von Doppelbasisdioden und von Doppelbasistransistoren zu.

Desgleichen ist nicht erforderlich, daß die Halbleiterkörper η-leitend sind, p-leitende Halbleiterkörper können bei den Anordnungen gemäß der Erfindung in gleicher Weise verwendet werden. Allerdings sind dann die einzelnen Vorspannungen sinngemäß umzukehren.

Claims (8)

Patentansprüche:

1. Durch einen Lichtstrahl steuerbare Schaltanordnung mit einer Fadenhalbleiteranordnung, z. B. einer Doppelbasisdiode, mit einem η-leitenden (bzw. p-leitenden) Halbleiterkörper und zwei sperrschichtfrei kontaktierten Basiselektroden, die — gegebenenfalls über einen Begrenzungswiderstand —· an einer Gleichspannungsquelle liegen, sowie mit mindestens einer weiteren positiv (bzw. negativ) gegen die negative (bzw. positive) Basiselektrode vorgespannten Emitterelektrode, die oberhalb (bzw. unterhalb) einer bestimmten Vorspannung Minoritätsträger in den Halbleiterkörper der Fadenhalbleiter anordnung injiziert, wobei die Emitterelektrode über einen ohmschen Widerstand mit dem positiven (bzw. negativen) Pol einer Gleichspannungsquelle verbunden ist, dadurch gekennzeichnet, daß der Widerstand (R) und die Spannungsquelle (F) derart bemessen sind, daß die Kennlinie (III) des Widerstandes (R) die zur Betriebsspannung (U) zwischen den Basiselektroden (B₁, B₂) zugeordnete Kennlinie (I) der unbelichteten Fadenhalbleiteranordnung in wenigstens einem Arbeitspunkt in den stabilen Bereichen dieser Kennlinie schneidet, während sie die zur gleichen Betriebsspannung (U) gehörende Kennlinie (II) der belichteten Fadenhalbleiteranordnung nur in einem Arbeitspunkt (X₂) im Durchlaßbereich trifft.

2. Durch einen Lichtstrahl steuerbare Schaltungsanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Widerstand (R) und die Spannungsquelle (F) derart bemessen sind., daß die Kennlinie (III) des Widerstandes (R) die zur Betriebsspannung (Ϊ7) zwischen den Basiselektroden (B₁, B₂) zugeordnete Kennlinie (I) der unbelichteten Fadenhalbleiteranordnung nur in einem einzigen Arbeitspunkt (X₁) im stabilen Sperrbereich dieser Kennlinie schneidet.

3. Durch einen Lichtstrahl steuerbare Schaltanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Widerstand (R) und die Spannungsquelle (F) derart bemessen sind, daß die Kennlinie (III) des Widerstandes (R) die zur Betriebsspannung (U) zwischen den Basiselektroden (S₁, B₂) zugeordnete Kennlinie (I) der unbelichteten Fadenhalbleiteranordnung in einem Arbeitspunkt (Y₁) im stabilen Sperrbereich und in einem weiteren Arbeitspunkt (Y₂) im stabilen Durchlaßbereich dieser Kennlinie schneidet.

4. Durch einen Lichtstrahl steuerbare Halbleiteranordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 3 zum Schalten oder Regeln, dadurch gekennzeichnet, daß η gleichartige und in der Größe ihrer Schaltelemente gleichgewählte Anordnungen nach einem der Ansprüche 1 bis 3 derart parallel geschaltet sind, daß jede der Emitterelektroden (D) über je einen Widerstand (R) mit dem positiven (bzw. negativen) Pol

einer gemeinsamen SpannungsqueUe (F) verbunden sind, deren Minuspol (bzw. Pluspol) sowie der Minuspol (bzw. der Pluspol) einer zweiten, zwischen den Basiselektroden (B₁, B₂) sämtlicher verwendeter Fadenhalbleiteranordnungen liegenden SpannungsqueUe (C/) an der Basiselektrode (B₁) mit dem niedrigeren (bzw. höheren) Potential hegt.

5. Anordnung nach Anspruch 4, gekennzeichnet durch einen weiteren ohmschen Widerstand (R₀), der zwischen den η Schaltelementen und der gemeinsamen Gleichspannungsquelle (F), welche die Vorspannung der Emitterelektroden (D) liefert, derart geschaltet ist, daß er und die Widerstände (R) in Serie liegen.

6. Schaltanordnung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Spannung der Gleichspan- ¹S nungsquelle (F), welche die Vorspannung der Emitterelektroden (D) liefert, sowie die jedem Schaltelement zugeordneten gleich großen Widerstände (R) und der gemeinsame Widerstand (R₀) derart bemessen sind, daß die Kennlinie (III) der Widerstände (R) bei unbelichteter Anordnung die dem unbelichteten Zustand der Dioden entsprechende KennUnie (I) jeder Doppelbasisdiode der Anordnung in einem Arbeitspunkt (Y₁) im stabilen Sperrbereich und in einem weiteren sta-

bilen Arbeitspunkt (Y₂) im Flußbereich schneiden, während sie die dem belichteten Zustand entsprechenden Kennlinien (II), falls eine Diode der Anordnung behchtet wird, nur im Flußbereich trifft.

7. Schaltanordnung nach einem der bisherigen Ansprüche, insbesondere nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß den jeder der Doppelbasisdioden der Anordnung zugeordneten Widerständen (R) je ein Kondensator (C) mit jeweils gleicher Kapazität paraUel geschaltet ist, so daß die Emitterelektroden (D) über je ein gleiches i?C-Glied mit dem gemeinsamen Widerstand (R₀) verbunden sind.

8. Schaltanordnung nach einem der bisherigen Ansprüche, gekennzeichnet durch die Verwendung von Doppelbasistransistoren, die noch eine weitere als KoUektor wirkende Elektrode (K) aufweisen, die über einen Belastungswiderstand (A₁) negativ (bzw. positiv) gegen die Basiselektrode (B₁) mit dem niedrigeren (bzw. höheren) Potential vorgespannt sind, und die Schaltleistung am Widerstand (R_L) abgenommen wird.

In Betracht gezogene Druckschriften:
Deutsche Auslegeschrift Nr. 1 053 030.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

009 5+9/297 6.60