Полупроводниковый ключ

союз советскихСОЦИАЛИСТИЧЕСНИХРЕСПУБЛИН 7 09 5 Н 03 К 17/5 ОсудАРстВенный номитетПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТНРЫТИПРИ ГКНТ СССР ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯК А ВТОРСНОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ Бюл. Мычислительный ентр банк 8)4041332,1977тельство С3 К 17/56,СР198.(57 ольпРоводниковый ключзобретение относится к(71) Кустовой вБелорусского республикансГосбанка СССР(56) Патент СОА Ркл. Н 03 К 17/72,Авторское свиде1 1422386, кл. Н 0 нои технике и может быть использованов различных электронных устройствахавтоматики, телемеханики и выцислительной техникиЦель изобретенияповышение надежности - достигаетсяпутем обеспецения защиты от перегрузок по выходному току. При увеличениитока нагрузки выше номинального значения увелицивается ток через туннельный диод 7, что приводит к егопереключению, При этом транзистор 3открывается и шунтирует переход база - эмиттер транзистора 2, в результате цего полупроводниковый ключвыключается. 2 ил,Изобретение относится к импульсной технике и может быть использовано в различных электронных устройствах автоматики, телемеханики и вычислительной техники,Цель изобретения - повышение надежности полупроводникового ключаза счет обеспечения защиты от перегрузок по выходному току. 10На фиг. 1 представлена принципиальная электрическая схема полупроводникового ключа; на фиг. 2 - интегральный вариант данного ключа,в котором четвертый и пятый транзисторы заменены на двухколлекторныйтранзистор,Полупроводниковый ключ содержитпервый - третий транзисторы 1-3 первого типа проводимости, четвертыйи пятый транзисторы 4, 5 второго типа проводимости, диод 6, нелинейныйдвухэлектродный элемент 7 с И-образной вольт-амперной характеристикой(например, туннельный диод) и резистор 8 нагрузки, причем эмиттеры первого - третьего транзисторов 1-3 подключены к общей шине 9, база .первоготранзистора 1 соединена с первой входной шиной 10, база второго транзистора 2 подключена к коллекторам первого и четвертого транзисторов 1,и через диод б ко второй входной шине 11, коллектор второго транзистора2 соединен с базами четвертого ипятого транзисторов 4, 5, эмиттеры .,которых подключень 1 к выходной шине12 и через резистор 8 нагрузки к шине 13 питания, один вывод нелинейногодвухэлектродного элемента 7 с И-об Оразной вольт-амперной характеристикойсоединен с общей шиной 9; а другойс коллектором пятого транзистора 5и базой третьего транзистора 3, коллектор которого подключен к базе 45второго транзистора 2.Кроме того, на Фиг 1 и 2 изображены резисторы 14-16, каждый из которых подключен параллельно Б-Э переходу соответственно первого, второгои .четвертого .транзисторов 1, 2 и 4. Полупроводниковый ключ работаетследующим образом.При включении напряжения питаниявсе транзисторы ключа закрыты, токрезистора 8 нагрузки отсутствует, навыходной шине 12 высокий уровеньнапряжения,Для включения полупроводникового ключа необходимо подать короткий положительный импульс на входную шину 11При 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 воэ" никает 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 такимобразом, цтобы площади его переходовбыли в несколько раз меньше, чем площади переходов транзистора 4. При соблюдении этого условия основная. часть тока нагрузки протекает через транзистор ", и незначительная .часть (5-103) 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 зак"рыт, так как падения напряжения натуннельном диоде недостаточно дляоткрывания эмиттерного перехода транзистора 3.Если ток нагрузки превысит номинальный ток ключа, то пропорциональ" но 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 транзисторов155 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 ит.е. выключению ключа.Интегральный вариант полупроводникового ключа с навесным туннельнымдиодом, приведенный на фиг, 2, работает аналогичным образом с учетомтого, что ток нагрузки, протекающийчерез двухколпекторный транзистор,распределяется между коллекторамипропорционально их площадям. Надежность предлагаемого полупроводникового ключа выше, чем у известных, засчет обеспечения защиты от перегрузок по выходному току,3 7674формула и зобретенияПолупроводниковый ключ, содержащий первый, второй и третий транзисторы первого типа проводимости, чет-,вертый и пятый транзисторы второготипа проводимости, диод, змиттерыперрого, второго и третьего транзисторов подключены к общей шине, базапервого 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 пятоготранзисторов, эмиттеры которых подключены к выходной шине и через резистор нагрузки - к шине питания, 20 о т л и ч а ю щ и й с я тем, что,с целью повышения надежности, введеннелинейный двухэлектродный элементс И-образной вольт-амперной характеристикой, один вывод которого соеди нен с общей шиной, а другой - с коллектором пятого транзистора и базойтретьего транзистора, коллектор кото рого подключен к базе второго транэисторд еКорректор А,Обруцар Заказ 723 Тираж 665 Подписное ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям нри ГКНТ СССР 13035, Иосква, 3-35, Раушская наб д, 4/5