181029. lajstromszámú szabadalom • Vezérelt diódás kapcsolót tartalmazó áramkör
3 181029 4 Az egyik megvalósításban az erősítő/kapcsoló egy olyan p-n-p tranzisztor, melynek kollektorát a VDK kapcsoló vezérlő elektródjára kötöttük és bázisa szolgál bemenetként. A transzitor áram-átbocsátó képessége viszonylag magas, viszont feszültség-tűrő képessége csekély. A szinteltoló áramkör egy p-n dióda. Ezen kapcsolás jól használható nagyteljesítményű erősítő/kapcsolóként. A VDK kapcsoló nagy feszültség- és áramteljesítményének, valamint a p-n-p tranzisztor nagy áramteljesítményeinek kombinációja olyan erősítő/kapcsolót eredményez, mely lehetővé teszi nagy feszültségek és nagy áramok kezelését. Más megvalósításoknál az erősítő/kapcsoló egy p-n-p tranzisztor és egy n-p-n tranzisztor vagy éppen egy térvezérlésű rétegtranzisztor kombinációja. Egy másik megvalósításban a kapcsolás egy Darlingtonpárba kötött n-p-n Q1 és Q2 tranzisztort tartalmazó erősítővel ellátott optikai leválasztó kör, ahol Q1 tranzisztor bázisa fényérzékeny. A szinteltoló kör két sorba kötött p-n Dl és D2 dióda. A Q1 és Q2 tranzisztorok kollektora, valamint a Dl dióda anódja közös kapocsra csatlakoznak. A Q2 tranzisztor emittere a VDK kapcsoló anódjára van kötve és a D2 dióda katódja a VDK kapcsoló vezérlő elektródjára van vezetve. A Ql, Q2 tranzisztorokból álló Darlington-pár erősítése viszonylag nagy és nagy áramokat tud átengedni, viszont feszültség szigetelő képessége csekély. Ha ezen tulajdonságokat kombináljuk a VDK kapcsoló nagy áram- és nagy feszültség-szigetelési képességével, olyan optikailag csatolt erősítő/kapcsolót kapunk, mely kiváló elektromos szigetelő, nagy erősítésű, nagy áram- és feszültség-kezelő képességgel rendelkezik. Ez anélkül valósítható meg, hogy nagyáramú és nagyfeszültségű tranzisztorok lennének szükségesek. Találmányunk egy másik megvalósítása olyan optikailag vezérelhető kétirányú kapcsoló, mely a fentebb leírt két optikai elválasztó áramkör kombinációjából, valamint két további diódából áll. A találmány ezen és más újszerű tulajdonságai és előnyei jobban megérthetők a következő részletes leírásból és a kísérő rajzokból. A rajzokban: Az 1. és 2. ábrák a találmány szerinti áramkör vázlatos kiviteli alakját szemléltetik; A 3. ábra a találmány szerinti áramkör egy másik vázlatos kiviteli alakját szemlélteti; A 4. ábra a találmány szerinti áramkör egy másik további vázlatos kiviteli alakját szemlélteti; Az 5. ábra a találmány szerinti áramkör egy másik további vázlatos kiviteli alakját szemlélteti; A 6. ábra a találmány szerinti áramkör egy másik további vázlatos kiviteli alakját szemlélteti. Az 1. és 2. ábrákon, egy X és Y kapcsok közötti 10 kapcsolást szemléltetünk, amely tartalmaz egy A erősítőt, melyben Q1 és Q2 tranzisztorok vannak Darlington kapcsolásban; egy LS szinteltoló áramkört, melyben Dl és D2 diódák vannak és egy vezérelt diódás VDK kapcsolót, amelyet az 1. ábrán a félvezető keresztmetszeti képe, a 2. ábrán elektromos szimbólumok szemléltetnek. Az A erősítőt erősítő/kapcsolóként jelölhetjük meg. A Q1 tranzisztor fototranzisztor, amelynek bázis tartománya fényérzékeny. A Q1 tranzisztor emittere a Q2 tranzisztor bázisára csatlakozik. A 12 félvezető alapot és a 16 testet, valamint a 18, 20 22 és 24 tartományokat n, p-, p+, n+, p, illetve n+ típusú vezetési tartományokként szemléltetjük. A 18 és 24 tartományok a VDK kapcsoló anódjaként illetve katódjaként szolgálnak, míg a 20 tartomány és a 12 félvezető alap a VDK kapcsoló vezérlő részeként szolgál. A 22 tartomány átlyukadás elleni védelemként szolgál. A 28, 30 és 32 elektródok alumíniumból vannak és kis ellenállású kontaktust képeznek a 18, 20 illetve 24 tartományokhoz. A VDK kapcsolót viszonylag kis ellenállású út jellemzi az anód 18 tartomány és a katód 24 tartomány között a „BE” (vezető) állapotban, és lényegesen nagyobb ellenállás a „KI” (zárt) állapotban. „BE” állapotban a vezérlő 30 elektród potenciálja az anód 28 elektród potenciálján vagy az alatt van. Lyukak jutnak a 16 testbe az anód 18 tartományból és elektronok jutnak a 16 testbe a katód 24 tartományból. Ezen lyukak és elektronok elég nagy számban lehetnek jelen ahhoz, hogy plazmát képezzenek, mely változtatja a 16 test vezetőképességét. Ez hathatósan csökkenti a 16 test ellenállását, úgy, hogy az anód 18 tartomány és a katód 24 tartomány közti ellenállás viszonylag kicsi, amikor a VDK kapcsoló „BE” állapotban működik. Az ilyen típusú működést, amikor a lyukak és az elektronok egyaránt töltéshordozóként működnek, kétféle töltéshordozó bejuttatásának nevezzük. A 22 tartomány korlátozni segít a 20 tartomány és 12 félvezető alap és a katód 24 tartomány között működés közben létrejövő kiürített réteg átlyukadását. A 22 tartomány emellett segít annak megakadályozásában, hogy egy felületi ellentétes réteg alakuljon ki a 24 és 20 tartományok között. Ezen túlmenően lehetővé teszi, hogy az anód 18 tartomány és a katód 24 tartomány viszonylag közel legyen egymáshoz. Ez viszonylag kis ellenállást eredményez az anód 18 tartomány és a katód 24 tartomány között ,BE” állapotban. Az anód 18 tartomány és a katód 24 tartomány közti vezetés megszűnik, ha a vezérlő 30 elektród potenciálja elegendően pozitívabb, mint az anód 28 elektródé és a katód 32 elektródé. Az áram megszűnéséhez szükséges pozitív potenciáltöbblet a 10 kapcsolás geometriájától és szennyezettségétől függ. Ezen pozitív vezérlő potenciál hatására a 16 test jelentős része kiürül, úgy, hogy a 16 test ezen részének potenciálja pozitívabb, mint az anód 18 tartományé és a katód 24 tartományé. Ezen pozitív potenciálgát megszakítja a vezető plazmát és meggátolja a lyukáramot az anód 18 tartományból a katód 24 tartományba. Arra is szolgál, hogy összegyűjtse a katód 24 tartomány által kibocsátott elektronokat, mielőtt azok elérnék az anód 18 tartományt. A VDK kapcsolót egy n típusú félvezető alapon állítjuk elő, melynek vastagsága 457—559 núkron, vezetőképessége 1015-1016 szennyező/cm3 szennyezettségű koncentrációnak felel meg. A 16 test p-típusú vezetéssel rendelkezik, vastagsága 30-40 mikron, szélessége 720 mikron, hosszúsága 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 65 2
