181029. lajstromszámú szabadalom • Vezérelt diódás kapcsolót tartalmazó áramkör
MAGYAR SZABADALMI 181029 nepköztarsasAg LEÍRÁS > jÉ jk Bejelentés napja: 1979. XII. 10. (WE-613) Nemzetközi osztályozás: NSZO3 : H 01 L 29/70 w Uniós elsőbbsége: 1978. XII. 20. (972 025) Amerikai Egyesült Államok H 03 K 17/72 ORSZÁGOS TALALMANY! HIVATAL Közzététel napja: 1982. VIII. 30. Megjelent: 1984. X. 31. U Sab«fel7.ITár.-'^ Feltalálók: Szabadalmas: Hartman Adrian Ralph villamosmérnök, Murray Hill, Riley Terence lames Western Electric Company, elektronikus mérnök, Warren. Shackle Peter William fizikus, Bridgewater, Inc., New York, Amerikai Egyesült Államok Amerikai Egyesült Államok Vezérelt diódás kapcsolót tartalmazó kapcsoló áramkör 1 2 A találmány tárgya vezérelt diódás kapcsolót tartalmazó kapcsoló áramkör, különösen nagyfeszültségű és -áramú kapcsolókra, erősítőkre és optikai leválasztó áramkörökre vonatkozik. Közelebbről, a találmány egy olyan áramkör, mely viszonylag magas feszültségeket és nagy áramokat képes kezelni olyan módon, hogy vezérlőként egy viszonylag kis feszültségű, de nagy áramú erősítőt használ. Sokszor van szükség relék és más kapcsoló típusok alkalmazására, amelyek nagy feszültségen és nagy áramon működnek. Már számos kísérlet történt fény hatására működő bipoláris tranzisztorokat tartalmazó optikai leválasztok használatára mechanikus relék helyettesítése céljából. Általában azt találták, hogy bipoláris tranzisztorok alkalmazása igen magas feszültség- és áramkövetelmények esetén gazdaságilag célszerűtlen az ilyen tranzisztorok korlátozott feszültségtűrő képessége miatt. Douglas E. Houston és munkatársai „A Field Terminated Diode” című közleményében, mely az IEEE Transactions on Electron Devices, ED—25 kötet 8. számában jelent meg 1976. augusztusában, egy vertikális elrendezésű szilárdtest nagyfeszültségű kapcsolót írnak le, amelyben egy olyan tartomány van, amit töltéshordozóban szegénnyé lehet tenni „KI” állapotban, vagy erősen vezetővé lehet tenni kétféle töltéshordozó bejuttatásával „BE” állapotban. A kétféle töltéshordozó bejuttatása, azaz lyukak és elektronok bejuttatása vezető plazmát képez a félvezetőben. Ezen kapcsolóval járó egyik probléma az, hogy nem állítható elő könnyen közös alapon más hasonló kapcsoló eszközökkel, A másik probléma, hogy a rácsok és a katód közötti távolságnak kicsinek kell lennie, hogy korlátozzuk a ve- 5 zérlő rács feszültségének nagyságát; ez azonban korlátozza a megengedhető feszültség-tartományt, mivel csökkenti a rács és a katód közti letörési feszültséget. Ez a korlátozás viszont alacsony működési feszültség-tartományra korlátozza két ellen-párhuza- 10 mosan kötött — azaz anódjával a másik katódjára kötött — eszköz használatát. Ilyen áramkör jól használható nagyfeszültségű kétirányú szilárdtest kapcsolóként. További probléma, hogy az alap-tartománynak ideálisan igen szennyezettnek kell lennie, hogy 15 elkerüljük az átlyukadást az anódból a rács felé, ez azonban alacsony letörési feszültséghez vezet az anód és katód között. Az alap-tartomány kiszélesítése korlátozza az átlyukadás-effektust, viszont ugyanakkor megnöveli az eszköz „BE” állapotban 20 mutatott ellenállását. Igény van olyan nagyteljesítményű erősítő/kapcsolóra, mely legalább néhány száz Volt és néhány száz milliamper tartományban képes működni. A fenti probléma megoldása egy kis feszültségü/- 25 nagy áramú erősítőnek vagy kapcsolónak szinteltoló áramkörrel és vezérelt diódás kapcsolóval (VDK) való kombinálása, úgy, ahogy Houston és munkatársai a fent idézett közleményben leírták. A vezérelt diódás kapcsoló egy előnyben részesített formáját az 30 alábbi leírásban ismertetjük. 181029
