Транзисторный биполярный ключ на источнике питания переменного тока

Авторы патента:

H01L29/86 - управляемые только изменением электрического тока или электрического потенциала, приложенного к одному или нескольким электродам, по которым проходит выпрямляемый, усиливаемый, генерируемый или переключаемый ток (H01L 29/96 имеет преимущество)

Владельцы патента RU 2465686:

Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Алтайский государственный технический университет им. И.И. Ползунова" (АлтГТУ) (RU)

Изобретение относится к переключающим устройствам и может быть использовано в электротехнике для замыкания и размыкания электрической цепи переменного тока в заданные промежутки времени. Сущность изобретения: транзисторный биполярный ключ на источнике питания переменного тока содержит биполярный транзистор, нагрузочный резистор, первый контакт которого подключен к эмиттеру биполярного транзистора, а второй контакт подсоединен к первому входу источника питания, коллектор биполярного транзистора подключен ко второму входу источника питания. Эмиттер введенного в устройство фототранзистора соединен с базой биполярного транзистора. У введенного в устройство подстроечного резистора подвижный контакт подключен к коллектору фототранзистора, первый неподвижный контакт подключен ко второму контакту нагрузочного резистора и к первому входу источника питания, второй неподвижный контакт подключен к коллектору биполярного транзистора и ко второму входу источника питания. Обеспечивается возможность коммутации цепей переменного тока на одном транзисторе, причем ключевой режим при таком включении поддерживается автоматически при различных значениях переменного синусоидального напряжения. 2 ил.

Предлагаемое изобретение относится к переключающим устройствам и может быть использовано в электротехнике для замыкания и размыкания электрической цепи переменного тока в заданные промежутки времени.

Имея очень малое сопротивление во включенном состоянии и весьма большое сопротивление в выключенном, транзисторный биполярный ключ на переменном источнике питания в высокой степени удовлетворяет требованиям, предъявляемым к переключающим устройствам.

Известно устройство замыкания и размыкания электрической цепи, содержащее биполярный транзистор, источник питания постоянного тока, являющийся источником управляющего напряжения, источником коллекторного напряжения и источником напряжения смещения, нагрузочный резистор. Первый контакт нагрузочного резистора подключен к коллектору биполярного транзистора, а второй контакт нагрузочного резистора подключен к минусу источника коллекторного напряжения. База биполярного транзистора подключена к общей точке плюса источника коллекторного напряжения и источника напряжения смещения. Эмиттер биполярного транзистора через источник управляющего напряжения соединен с минусом источника напряжения смещения (Батушев В.А. Электронные приборы / В.А.Батушев - М.: Высшая школа, 1969. - С.457).

Основным недостатком описанного устройства замыкания и размыкания электрической сети является отсутствие возможности коммутации цепи переменного тока.

Наиболее близким к предлагаемому изобретению по технической сущности и достигаемому результату (прототипом) является устройство усиления колебаний, содержащее биполярный транзистор, источник питания постоянного тока, нагрузочный резистор, первый контакт которого подключен к эмиттеру биполярного транзистора, а второй контакт которого подключен к первому входу источника питания, являющегося источником напряжения смещения, и к первому входу источника питания, являющегося источником коллекторного напряжения. Второй вход источника питания, являющегося источником напряжения смещения, через источник, являющийся источником входного сигнала, соединен с базой биполярного транзистора. Второй вход источника питания, являющегося источником коллекторного напряжения, подсоединен к коллектору биполярного транзистора (Батушев В.А. Электронные приборы / В.А.Батушев. - М.: Высшая школа, 1969. - С. 378).

Основным недостатком этого устройства усиления колебаний является отсутствие возможности коммутации цепи переменного тока.

Предлагаемым изобретением решается задача осуществления коммутации цепей переменного тока.

Поставленная задача решается тем, что в транзисторный биполярный ключ на источнике питания переменного тока, содержащий транзистор, нагрузочный резистор, первый контакт которого подключен к эмиттеру биполярного транзистора, а второй контакт подсоединен к первому входу источника питания, причем коллектор биполярного транзистора подключен ко второму входу источника питания, согласно изобретению введены фототранзистор, эмиттер которого соединен с базой биполярного транзистора, и подстроечный резистор, у которого подвижный контакт подключен к коллектору фототранзистора, первый неподвижный контакт подключен ко второму контакту нагрузочного резистора и к первому входу источника питания, второй неподвижный контакт подключен к коллектору биполярного транзистора и ко второму входу источника питания, а источник питания выполнен переменного тока.

Обеспечение возможности коммутации цепей переменного тока обусловлено изменением схемы подключения и открытия биполярного транзистора при положительном и отрицательном потенциале источника переменного напряжения путем введения фототранзистора и подстроечного резистора, использованием свойства полупроводниковых транзисторов в ключевом режиме пропускать ток в обратном направлении вследствие его симметричной структуры (р-n-р или n-р-n), а также подключением биполярного транзистора к источнику питания переменного тока.

Предлагаемое изобретение поясняется чертежами, где на фиг.1 приведена принципиальная электрическая схема предлагаемого транзисторного биполярного ключа на источнике питания переменного тока, а на фиг.2 - тактовая диаграмма напряжений.

Кроме того, на чертеже используются следующие обозначения:

- Uсети - источник переменного напряжения;

- VT1 - биполярный транзистор;

- VT2 - фототранзистор;

- R1 - подстроечный резистор;

- R2 - нагрузочный резистор;

- э VT1 - эмиттер биполярного транзистора;

- к VT1- коллектор биполярного транзистора;

- б VT1 - база биполярного транзистора;

- э VT2 - эмиттер фототранзистора;

- к VT2 - коллектор фототранзистора;

- б VT2 - база фототранзистора.

Транзисторный биполярный ключ на источнике питания переменного тока содержит биполярный транзистор 1 (VT1), фототранзистор 2 (VT2), подстроечный резистор 3 (R1), нагрузочный резистор 4 (R2), источник питания, выполненный переменного тока, с входом 5 и вторым входом 6.

Первый контакт 7 нагрузочного резистора 4 (R2) подключен к эмиттеру биполярного транзистора 1 (VT1), а второй контакт 8 нагрузочного резистора 4 (R2) подсоединен к первому входу 5 источника питания. Коллектор биполярного транзистора 1 (VT1) подключен ко второму входу 6 источника питания.

Эмиттер фототранзистора 2 (VT2) соединен с базой биполярного транзистора 1 (VT1. Коллектор фототранзистора 2 (VT2) подключен к подвижному контакту 9 подстроечного резистора 3 (R1).

У подстроечного резистора 3 (R1) первый неподвижный контакт 10 подключен ко второму контакту 8 нагрузочного резистора 4 (R2) и к первому входу 5 источника питания, а второй неподвижный контакт 11 подключен к коллектору биполярного транзистора 1 (VT1) и ко второму входу 6 источника питания.

Таким образом, в транзисторном биполярном ключе на источнике питания переменного тока база транзистора 1 (VT1) через эмиттерно-коллекторный переход фототранзистора 2 (VT2) подключена к подвижному контакту 9 подстроечного резистора 3 (R1), первый неподвижный контакт 10 подстроечного резистора 3 (R1) подключен к второму контакту 8 нагрузочного резистора 4 (R2) и к первому входу 5 источника переменного напряжения, второй неподвижный контакт 11 подстроечного резистора 3 (R1) подключен к коллектору транзистора 1 (VT1) и ко второму входу 6 источника переменного напряжения, а эмиттер транзистора 1 (VT1) подключен к первому контакту 7 нагрузочного резистора 4 (R2) (фиг.1).

Транзисторный биполярный ключ на источнике питания переменного тока работает следующим образом. В начальный момент времени (фиг. 2) при подаче управляющего сигнала на базу фототранзистора 2 (VT2) при прохождении положительной полуволны питающего напряжения ток протекает по цепи: первый вход 5 источника питания, второй контакт 8 резистора 4 (R2), первый контакт 7 резистора 4 (R2), переход эмиттер-база транзистора 1 (VT1), эмиттерно-коллекторный переход фототранзистора 2 (VT2), подвижный контакт 9 подстроечного резистора 3 (R1), второй неподвижный контакт 11 подстроечного резистора 3 (R1), вход 6 источника питания.

При прохождении отрицательной полуволны питающего напряжения и при подаче управляющего сигнала на базу фототранзистора 2 (VT2) ток протекает по следующей цепи: второй вход 6 источника переменного напряжения, переход коллектор-база транзистора 1 (VT1), эмиттерно-коллекторный переход фототранзистора 2 (VT2), подвижный контакт 9 подстроечного резистора 3 (R1), первый неподвижный контакт 10 подстроечного 3 (R1), первый вход 5 источника питания. При прохождении следующей положительной волны питающего напряжения последовательность работы повторяется.

Таким образом, предлагаемое изобретение имеет преимущества по сравнению с известными из-за отсутствия необходимости в источнике постоянного тока с сглаживающим конденсатором и индуктивностью, как для коллекторной, так и для базовой цепи, возможности коммутации переменного тока на одном транзисторе, причем ключевой режим при таком включении поддерживается автоматически при различных значениях переменного синусоидального напряжения.

Транзисторный биполярный ключ на источнике питания переменного тока, содержащий биполярный транзистор, нагрузочный резистор, первый контакт которого подключен к эмиттеру биполярного транзистора, а второй контакт подсоединен к первому входу источника питания, причем коллектор биполярного транзистора подключен ко второму входу источника питания, отличающийся тем, что в него введены фототранзистор, эмиттер которого соединен с базой биполярного транзистора, и подстроечный резистор, у которого подвижный контакт подключен к коллектору фототранзистора, первый неподвижный контакт подключен ко второму контакту нагрузочного резистора и к первому входу источника питания, второй неподвижный контакт подключен к коллектору биполярного транзистора и ко второму входу источника питания, а источник питания выполнен переменного тока.

Изобретение относится к области дискретных полупроводниковых приборов, в частности к блокирующим диодам для солнечных батарей космических аппаратов. .

Импульсный лавинный s-диод // 2445724

Изобретение относится к импульсной технике и может быть использовано в источниках питания полупроводниковых лазеров, мощных полупроводниковых светодиодов, диодов Ганна, системах сверхширокополосной локации.

Наноэлектронный полупроводниковый выпрямительный диод // 2415494

Изобретение относится к электронным приборам, в частности к полупроводниковым приборам, и может быть использовано для выпрямления переменного тока в радиоаппаратуре, радиоизмерительных приборах и системах.

Диод на основе одностенной углеродной нанотрубки и способ его изготовления // 2414768

Изобретение относится к технологическим процессам производства компонентов микроэлектроники и вычислительных схем. .

Наноэлектронный полупроводниковый выпрямительный диод // 2412898

Изобретение относится к электронным приборам, в частности к полупроводниковым приборам, и может быть использовано для выпрямления переменного тока и преобразования ВЧ-сигнала в постоянное напряжение в источниках питания радиоаппаратуры, радиоизмерительных приборах и системах.

Наноэлектронный полупроводниковый выпрямительный диод // 2412897

Диод силовой низкочастотный выпрямительный непланарный и способ его изготовления // 2411611

Изобретение относится к области силовой промышленной электронной техники. .

Полупроводниковый элемент и способ его изготовления // 2388114

Резистивный элемент высоковольтного полупроводникового резистора // 2382438

Изобретение относится к области полупроводниковых приборов и может быть использовано при разработке высоковольтных полупроводниковых резисторов с заданной зависимостью их сопротивления от приложенного напряжения.

Периферия полупроводникового прибора, нейтрализующая влияние зарядов на стабильность обратных утечек и пробивного напряжения // 2379786

Изобретение относится к области силовых полупроводниковых приборов, в частности к высоковольтным полупроводниковым приборам. .

Кристалл ультрабыстрого высоковольтного сильноточного арсенид-галлиевого диода // 2472249

Изобретение относится к микроэлектронике

Ограничитель напряжения с отрицательным участком динамического сопротивления // 2484553

Изобретение относится к области микроэлектроники, в частности к полупроводниковым ограничителям напряжения, и может быть использовано при защите электронных устройств от перенапряжений

Высоковольтный самосовмещенный интегральный диод // 2492552

Изобретение относится к полупроводниковым приборам, в частности, к формированию самосовмещенных высоковольтных диодов

Сверхширокополосный ограничитель свч-мощности // 2515181

Изобретение относится к СВЧ-монолитным интегральным схемам и предназначено для использования в качестве защитных схем, например в устройствах, содержащих малошумящие усилители. Cхема сверхширокополосного ограничителя СВЧ-мощности отражательного типа согласно изобретению построена не как фильтр нижних частот, а представляет собой отрезок копланарной линии передач (либо копланарной линии передач с заземляющей плоскостью), сочлененный с планарными распределенными pin-структурами, включенными встречно-параллельно относительно соответствующих проводников копланарной линии (либо копланарной линии с заземляющей плоскостью). Изобретение обеспечивает возможность повысить значение верхней рабочей частоты и увеличить максимальное значение входной мощности ограничителя. 1 ил.

Мультиэпитаксиальная структура кристалла двухинжекционного высоковольтного гипербыстровосстанавливающегося диода на основе галлия и мышьяка // 2531551

Изобретение относится к области полупроводниковых приборов. Мультиэпитаксиальная структура кристалла двухинжекционного высоковольтного гипербыстровосстанавливающегося диода на основе соединений галлия и мышьяка содержит высоколегированную монокристаллическую подложку p+-типа проводимости, с разностной концентрацией акцепторной и донорной легирующих примесей не менее чем 3·1018 см-3 и толщиной не менее 200 мкм, выполненный на ней эпитаксиальный GaAs слой p-типа проводимости толщиной не менее 5,0 мкм и изменяющейся разностной концентрацией донорной и акцепторной легирующих примесей от концентрации в подложке до значений не более чем , p-n-переходный по типу проводимости эпитаксиальный GaAs i-слой толщиной 5÷100 мкм, содержащий область пространственного заряда и внутрирасположенную мультиэпитаксиальную металлургическую переходную зону, и эпитаксиальный GaAs слой на p-n переходном эпитаксиальном i-слое, выполненный n+-типа проводимости с разностной концентрацией акцепторной и донорной легирующих примесей в приповерхностном слое не менее чем 1·1017 см-3 и толщиной не менее 0,1 мкм. Изобретение обеспечивает снижение прямого падения напряжения, повышение плотности тока прямого включения и повышение быстродействия. 1 з.п. ф-лы, 3 ил.

Способ управления электронным ключом // 2533326

Изобретение относится к области импульсной техники. Способ управления электронным ключом включает подачу импульса перенапряжения, который обеспечивает переключение электронного ключа, на развязывающий диод, установленный между электронным ключом и земляной шиной в направлении, блокирующем импульс перенапряжения. При этом напряжение лавинного пробоя развязывающего диода больше амплитуды импульса перенапряжения, одновременно с этим предельный импульсный ток в прямом направлении через развязывающий диод больше рабочего тока электронного ключа. Техническим результатом изобретения является обеспечение приложения импульса перенапряжения к электронному ключу или генератору Маркса с одновременным обеспечением малой индуктивностью цепи замыкания рабочего тока. 3 з.п. ф-лы, 4 ил.

Полупроводниковый диод с отрицательным сопротивлением // 2550310

Изобретение относится к области полупроводниковой электроники. В диоде с отрицательным дифференциальным сопротивлением согласно изобретению объединены два комплементарных полевых транзистора в единую вертикальную структуру с параллельно расположенными каналами, между которыми образуется электрический переход, при этом исток р-канала расположен напротив стока n-канала, а сток р-канала - напротив истока n-канала. Истоки каналов соединены между собой с помощью проводника и дополнительной области с n+-типом проводимости, на которой расположен исток n-канала, а стоки каналов имеют отдельные выводы. Изобретение позволяет уменьшить размеры, повысить быстродействие и увеличить ток и выходную мощность диода. 1 з.п. ф-лы, 3 ил.

Оксид р-типа, получение оксидной композиции р-типа, способ получения оксида р-типа, полупроводниковый прибор, индикаторное устройство, аппаратура воспроизведения изображения и система // 2556102

Изобретение относится к оксиду р-типа, оксидной композиции р-типа, способу получения оксида р-типа, полупроводниковому прибору, аппаратуре воспроизведения изображения и системе. Оксид р-типа является аморфным соединением и представлен следующей композиционной формулой: xAO∙yCu2O, где x обозначает долю молей AO и y обозначает долю молей Cu2O, x и y удовлетворяют следующим условиям: 0≤x<100 и x+y=100 и А является любым одним из Mg, Са, Sr и Ва или смесью, содержащей, по меньшей мере, два элемента, выбранные из группы, состоящей из Mg, Са, Sr и Ва. Оксид р-типа производится при относительно низкой температуре и в реальных условиях и способен проявлять отличные свойства, то есть достаточную удельную электропроводность. 7 н. и 4 з.п. ф-лы, 36 ил., 8 табл., 52 пр.

Полупроводниковый диод // 2561779

Изобретение относится к полупроводниковым электронным приборам. В полупроводниковом диоде на полупроводниковой GaAs подложке расположены катодный слой, обедненный слой, барьерный слой, обедненный узкозонный слой, анодный узкозоный слой, анодный слой. Металлизированный катодный контакт с омическим сопротивлением сформирован к катодному слою. Металлизированный анодный контакт с омическим сопротивлением сформирован к анодному слою. На границе анодного слоя и анодного узкозонного слоя и на границе барьерного слоя и обедненного узкозонного слоя сформированы гетеропереходы. Технический результат - снижение обратного тока и увеличение пробивного напряжения диода. 1 з.п. ф-лы, 6 ил., 2 табл.

Полупроводниковый конструктивный элемент с оптимизированным краевым завершением // 2564048

Изобретение относится к полупроводниковым приборам. В полупроводниковом конструктивном элементе, имеющем полупроводниковое тело (21) с первой стороной (22), второй стороной (23) и краем (24), внутреннюю зону (27) с основным легированием первого типа проводимости, расположенную между первой стороной (22) и внутренней зоной (27) первую полупроводниковую зону (61) первого типа проводимости с концентрацией легирования, которая выше концентрации легирования внутренней зоны (27), расположенную между второй стороной (23) и внутренней зоной (27) вторую полупроводниковую зону (29) второго типа проводимости, с концентрацией легирования выше концентрации легирования внутренней зоны (27), по меньшей мере один первый краевой скос, который проходит под первым углом (30) к плоскости прохождения перехода от второй полупроводниковой зоны (29) к внутренней зоне (27) по меньшей мере вдоль края (24) второй полупроводниковой зоны (29) и внутренней зоны (27), второй краевой скос со вторым углом (71), величина которого меньше величины первого угла, который проходит вдоль края (24) первой полупроводниковой зоны (61) или скрытой полупроводниковой зоны (41), при этом по меньшей мере одна скрытая полупроводниковая зона (41) второго типа проводимости с концентрацией легирования, которая выше, чем во внутренней зоне (27), предусмотрена между первой полупроводниковой зоной (61) и внутренней зоной (27) и проходит по существу параллельно первой полупроводниковой зоне (61). Изобретение позволяет исключить повышенные пики силы поля в краевой области, возникающие во время процесса выключения полупроводникового конструктивного элемента, а также обеспечивает повышенную воспроизводимость и меньший разброс электрических свойств. 9 з.п. ф-лы, 7 ил.