Полупроводниковый ключ

 

Изобретение относится к импульсной технике и может быть использовано в различных электронных устройствах автоматики, телемеханики и вычислительной техники. Цель изобретения - повышение надежности - достигается путем обеспечения защиты от перегрузок по выходному току. При увеличении тока нагрузки выше номинального значения увеличивается ток через туннельный диод 7, что приводит к его переключению. При этом транзистор 3 открывается и шунтирует переход база-эмиттер транзистора 2, в результате чего полупроводниковый ключ выключается. 2 ил.

союз советских

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

PECflYSllHH (51) 5 Н 03 К 17/56

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТНРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

К А ВТОРСНОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4469/06/24-21 (22) 21.06.88 (46) 15.04.90. Бюл. М 14

{71) Кустовой вычислительный центр

Белорусского республиканского банка

Госбанка СССР (72) И.И.Богданович (53) 62 1.382 (088.8) (56) Патент CM И 4041332, кл. Н 03 К 17/72, 1977.

Авторское свидетельство СССР

1422386, кл. Н 03 К. 17/56, 1988. (54) ПОЛУПРОВОДНИКОВЪ|й КЛОЦ(57) Изобретение относится к импульс„.,SU„,355 674

2 ной технике и может быть использовано в различных электронных устройствах автоматики, телемеханики и вычислительной техники ° Цель изобретения повышение надежности — достигается путем обеспечения защиты от перегрузок по выходному току. При увеличении тока нагрузки выше номинального значения увеличивается ток через туннельный диод 7, что приводит к его переключению. При этом транзистор 3 открывается и шунтирует переход база - эмиттер транзистора ?, в результате чего полупроводниковый ключ выключается. 2 ил.

1557674

Изобретение относится к импульсной технике и может быть использовано в различных электронных устройствах автоматики, телемеханики и вычис- > лительной техники, Цель изобретения - повышение надежности полупроводникового ключа за счет обеспечения защиты от перегрузок по выходному току. 10

На фиг. 1 представлена принципиальная электрическая схема полупроводникового ключа; на фиг. 2 - интегральный вариант данного ключа, чч котором четвертый и пятый транзисторы заменены на двухколлекторный транзистор, Полупроводниковый ключ содержит первый - третий транзисторы 1-3 первого типа проводимости, четвертый 2р и пятый транзисторы 4, 5 второго типа проводимости, диод 6, нелинейный двухэлектродный элемент 7 с N-образной вольт-амперной характеристикой (например, туннельный диод) и резис- 25 тор 8 нагрузки, причем эмиттеры первого - третьего транзисторов 1-3 подключены к общей шине 9, база:первого транзистора 1 соединена с первой входной шиной 10, база второго транзистора 2 подключена к коллекторам первого и четвертого транзисторов 1, 4 и через диод б ко второй входной шине 11, коллектор второго транзистора

2 соединен с базами четвертого и пятого транзисторов 4, 5, эмиттеры ., которых подключены к выходной шине

12 и через резистор 8 нагрузки к шине 13 питания, один вывод нелинейного двухэлектродного элемента 7 с N-об- 4р разной вольт-амперной характеристикой соединен с обц>ей шиной 9; а другой с коллектором пятого транзистора 5 и базой третьего транзистора 3, коллектор которого подключен к базе 45 второго транзистора 2.

Кроме того, на фиг. 1 и 2 изображены резисторы 14-16, каждый из которых подключен параллельно Б-Э переходу соответственно первого, второго и .четвертого .транзисторов 1, 2 и 4.

Полупроводниковый ключ работает следуюц>им образом.

При включении напряжения питания все транзисторы ключа закрыты, ток резистора 8 нагрузки отсутствует, на выходной шине 12 высокий уровень напряжения.

Для включения полупроводникового ключа необходимо подать короткий положительный импульс на входную шину

11 ° При этом возникает ток через диод 6 и эмиттерный переход транзистора 2. Последний открывается и током коллектора открывает транзисторы 4 и

5. Ток коллектора транзистора 4 еще больше открывает транзистор 2 и возникает лавинообразный процесс переключенйя транзисторов 2 и 4, который заканчивается насыщением этих транзисторов.

Часть тока нагрузки протекает через транзистор 5 и туннельный диод 7, Распределение тока нагрузки между транзисторами 4 и 5 происходит пропорционально площадям их переходов, поэтому транзистор 5 выбирается таким образом, чтобы площади его переходов были в несколько раз меньше, чем площади переходов транзистора 4. При соблюдении этого условия основная. часть тока нагрузки протекает через транзистор 4 и незначительная -часть (5-1Pi) протекает через транзистор 5, Б номинальном режиме работы ключа ток, протекающий через транзистор 5 и туннельный диод 7., меньше, чем ток пика туннельного диода. Поэтому туннельный диод включен (состояние низкого напряжения), а транзистор 3 закрыт, так как падения напряжения на туннельном диоде недостач очно для открывания эмиттерного перехода транзистора 3.

EcfivI ток нагрузки превысит номинальный ток ключа, то пропорционально возрастает и часть тока нагрузки, протекающая через транзистор 5 и туннельный диод 7. Это приводит к переключению туннельного диода 7 в выклюценное состояние (состояние высокого напряжения), поэтому ток через туннельный диод 7 уменьшается, а транзистор 3 откроется и войдет в режим насыщения. Падение напряжения между коллектором и эмиттером насыщенного транзистора 3 меньше, чем падение напряжения между базой и эмиттером насыщенного транзистора 2. Поэтому транзистор 3 шунтирует ток базы тран зистора 2, что приводит к лавинообразному закрыванию транзистора 2 и соответственно транзисторов 4 и 5, т.е. выключению ключа и прекращению тока нагрузки. Таким образом, происходит защита нагрузки и транзисторов

155 полупроводникового ключа при увеличении тока нагрузки выше номинального.

Для выключения полупроводникового ключа при номинальном токе нагрузки необходимо подать положительный импульс на входную шину 10. В режим насыщения войдет транзистор 1, который зашунтирует ток базы транзистора

2 (аналогично, как и насыщенный транзистор 3), что приведет к лавинообразному закрыванию транзисторов 2, 4 и

5, т.е. выключению ключа.

Интегральный вариант полупроводникового ключа с навесным туннельным диодом, приведенный на фиг, 2, работает аналогичным образом с учетом того, что ток нагрузки, протекающий через двухколпекторный транзистор, распределяется между коллекторами пропорционально их площадям. Надежность предлагаемого полупроводникового ключа выше, чем у известных, за счет обеспечения защиты от перегрузок по выходному току.

7674 формула и зобретения

Полупроводниковый ключ, содержащий первый, второй и третий транзис5 торы первого типа проводимости, чет-, вертый и пятый транзисторы второго типа проводимости, диод, змиттеры первого, второго и третьего транзисторов подключены к общей шине, база первого транзистора соединена с первой входной шиной, база второго транзистора подключена к коллекторам первого и четвертого транзисторов и через диод - к второй входной шине, коллектор второго транзистора соединен с базами четвертого и пятого транзисторов, эмиттеры которых подключены к выходной шине и через резистор нагрузки - к шине питания, 20 отличающийся тем, что, с целью повышения надежности, введен нелинейный двухэлектродный элемент с N-образной вольт-амперной характеристикой, один вывод которого соеди25 нен с общей шиной, а другой - с коллектором пятого транзистора и базой третьего транзистора, коллектор кото рого подключен к базе второго транэисторд °

1557674

Редактор О.Спесивых

Заказ 723

Тираж 665

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям нри ГКНТ СССР

1!3035, Иосква, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул. Гагарина, 101

Составитель Д.Иванов

Техред М.Дидык

Корректор А,Обруцар

Подписное