Элемент задержки

 

Элемент задержки используется для временной задержки электрического сигнала. В качестве элемента задержки одноразового действия используется включенный в обратном направлении полупроводниковый диод. Полупроводниковый диод работает в режиме необратимого термоэлектрического пробоя, завершающегося образованием токопроводящей перемычки, закорачивающей электроды прибора. Диоды такого типа называются диодами с трансформируемой структурой. Технический результат - возможность длительной задержки переднего фронта мощного импульса и упрощение конструкции.

Изобретение относится к области радиотехники, точнее оно посвящено одному из комплектующих элементов радиотехнических устройств - элементу задержки, осуществляющему временную задержку электрического сигнала.

В настоящее время известны многочисленные варианты элементов и линий задержки, построенных на различных комбинациях R, С и L элементов, ультразвуковые линии задержки и пр. Общими недостатками всех известных элементов задержки являются их большие габариты, вес и стоимость. Эти недостатки проявляются особенно резко, если возникает задача осуществить длительную временную задержку переднего фронта импульса тока большой амплитуды (единицы, десятки, сотни и тысячи ампер). Действительно, в этом случае приходится применять большие по размерам, весу и стоимости активные и реактивные элементы. Некоторые же из устройств задержки, например ультразвуковые линии, практически не могут использоваться для решения такой задачи.

Длительная задержка сигнала может быть обеспечена схемными решениями, известными из соответствующих разделов импульсной техники. Однако эти решения достаточно сложны, дорогостоящи и трудно реализуемы в сильноточных цепях.

Настоящее изобретение направлено на преодоление отмеченных недостатков известных элементов и схем задержки.

Сущность изобретения заключается в том, что предлагается в качестве элемента задержки одноразового действия использовать включенный в обратном направлении полупроводниковый диод, работающий в режиме необратимого термоэлектрического пробоя, завершающегося образованием токопроводящей перемычки, закорачивающей электроды прибора. Диоды такого типа называются диодами с трансформируемой структурой.

Механизм работы предлагаемого элемента выглядит следующим образом. Из-за того, что диод включен в обратном направлении, практически все напряжение источника питания приложено к диоду и на нагрузке будет выделяться только ничтожная часть напряжения.

Однако после подключения источника питания отмеченное положение имеет место только в течение ограниченного промежутка времени, пока происходящий в диоде в результате прохождения через него чрезмерно большого (с точки зрения технических условий на прибор) тока процесс теплового пробоя не завершится образование токопроводящей перемычки, накоротко замыкающей электроды диода. Остаточное сопротивление диода после образования указанной перемычки снижается до единиц миллиом. Соответственно резко, примерно на два порядка, уменьшается падение напряжения на диоде и практически все напряжение источника питания оказывается приложенным к нагрузке.

Время необратимого теплового пробоя диода и образования токопроводящей перемычки в зависимости от конструкции прибора, полярности и режима его включения колеблется от единиц микросекунд до нескольких секунд. Для каждого типа прибора и режима его работы существует свое время задержки, определяемое тепловыми постоянными конструкции прибора. Например, легко подобрать полупроводниковый диод и режим его работы, при котором время задержки составляет 50±10 миллисекунд.

Очевидными недостатками предлагаемого элемента являются, во-первых, одноразовый и необратимым характер его действия и, во-вторых, невозможность точно нормировать время задержки (в приведенном примере это время колеблется от 40 до 60 миллисекунд).

Указанные недостатки безусловно сужают сферу применения изобретения и делают целесообразным его использование преимущественно для специальных целей, прежде всего в бортовых системах одноразового действия ракетных и космических аппаратов, а также в минах и торпедах, часть цепей которых нуждается в сильноточных элементах задержки, но не предъявляет к ним жестких требований по стабильности времени задержки.

В этом случае недостатки предлагаемого элемента становятся несущественными, а его преимущества, выражающиеся в возможности длительной задержки переднего фронта мощного импульса, преобладающими.

Предлагаемое применение полупроводникового диода с трансформируемой структурой в качестве сильноточного элемента задержки проверено экспериментально и оказалось весьма эффективным. Изобретение представляет интерес для значительного числа предприятий промышленности, разрабатывающих специальную аппаратуру.

Формула изобретения

Применение полупроводникового диода, работающего в режиме теплового пробоя, завершающегося образованием токопроводящей перемычки между электродами в качестве элемента задержки одноразового действия.