हिमस्खलन ट्रांजिस्टर

हिमस्खलन ट्रांजिस्टर एक द्विध्रुवी संधि ट्रांजिस्टर है जिसे संग्राही उतर्जक भंजन वोल्टता से इसके संग्राहक धारा / संग्राही उतर्जक वोल्टेज विशेषताओं के क्षेत्र में संचालन के लिए डिज़ाइन किया गया है, जिसे अवधाव भंग क्षेत्र' कहा जाता है। इस क्षेत्र मे अवधाव भंग की विशेषता है, कि जो गैसों के लिए टाउनसेन्ड विसर्जन और नकारात्मक अंतर प्रतिरोध के समान एक घटना होती है। अवधाव भंग क्षेत्र में संचालन को हिमस्खलन-विधि संक्रिया कहा जाता है: यह हिमस्खलन ट्रांजिस्टर को नैनोसेकंद वृद्धि और गिरावट के समय (संक्रमण समय) से कम उच्च धाराओं को परिवर्तन करने की क्षमता देता है। विशेष रूप से उद्देश्य के लिए डिज़ाइन नहीं किए गए ट्रांजिस्टर में यथोचित हिमस्खलन गुण हो सकते हैं; उदाहरण के लिए, 12 साल की अवधि में निर्मित 15V उच्च चाल स्विच 2N2369 के 82% नमूने, जैसा कि जिम विलियम्स लिखते कि 90V बिजली की आपूर्ति का उपयोग करते हुए, 350 ps या उससे कम के वृद्धि समय के साथ अवधाव भंग करने वाले स्पंदित को उत्पन्न करने में सक्षम थे।)

इतिहास

हिमस्खलन ट्रांजिस्टर से संबंधित पहला पेपर एबर्स & मिलर (1955) था। यह पेपर हिमस्खलन भंग क्षेत्र में मिश्रातु संधि ट्रांजिस्टर का उपयोग करने का वर्णन करता है जिससे कि गति और भंजन वोल्टता सीमाओं को दूर किया जा सके, जो पहले के कंप्यूटर अंकीय परिपथ में उपयोग किए जाने पर इस तरह के ट्रांजिस्टर के पहले मॉडल को प्रभावित करते थे। इसलिए, हिमस्खलन ट्रांजिस्टर का सबसे पहला अनुप्रयोग स्विचिंग परिपथ और बहुकंपक में था। हिमस्खलन ट्रांजिस्टर का प्रारंभ हिमस्खलन गुणन गुणांक के लिए मिलर के अनुभवजन्य सूत्र के अनुप्रयोग के रूप में भी कार्य किया। $M$, पहली बार पेपर मिलर (1955) (1955) में उपस्थित किया गया। अवधाव भंग क्षेत्र में ट्रांजिस्टर व्यवहार को बेहतर ढंग से समझने की आवश्यकता, न सिर्फ हिमस्खलन विधि में उपयोग के लिए, अर्धचालकों में प्रभाव आयनीकरण पर एक व्यापक शोध को जन्म दिया (देखें कैनेडी & ओ'ब्रायन (1966)।

1960 के दशक की प्रारम्भिक से 1970 के दशक की पहली छमाही तक, कई हिमस्खलन-ट्रांजिस्टर परिपथ प्रस्तावित किए गए थे। अवधाव भंग क्षेत्र में उपयोग के लिए सबसे उपयुक्त द्विध्रुवी संधि ट्रांजिस्टर का अध्ययन किया गया। डायकोनोव (डायकोनोव) (1973) की किताब में एक संपूर्ण संदर्भ है, जिसमें पूर्व-यूएसएसआर और कॉमकॉन देशों के वैज्ञानिकों का योगदान भी सम्मलित है

हिमस्खलन ट्रांजिस्टर का पहला अनुप्रयोग एक रैखिक प्रवर्धक के रूप में वर्णित किया गया था, जिसका नाम संकुचित हिमस्खलन पारगमन समय ट्रायोड, (CATT) है, (एशबैक, से पुआन & तंत्रापोर्न 1976) में वर्णित किया गया था। इसी तरह के एक उपकरण, जिसका नाम इम्पिस्टोर का वर्णन कमोबेश की इसी अवधि में कैरल & विंस्टनले (1974) के पेपर में किया गया था। उपकरणों के इस वर्ग के रैखिक अनुप्रयोग बाद में शुरू हुए क्योंकि कुछ आवश्यकताओं को पूरा करना है, जैसा कि नीचे वर्णित है। उन अनुप्रयोगों में हिमस्खलन ट्रांजिस्टर का उपयोग मुख्यधारा नहीं है क्योंकि उपकरणों को ठीक से काम करने के लिए उच्च संग्राहक से उत्सर्जक वोल्टेज की आवश्यकता होती है।

आजकल, यौगिक अर्धचालकों से बने हिमस्खलन उपकरणों (ट्रांजिस्टर या अन्य) पर अभी भी सक्रिय शोध हुए है, जो की "पारंपरिक" हिमस्खलन ट्रांजिस्टर की तुलना में कई दसियों एम्पेयर के विद्युत प्रवाह को तेजी से स्विच करने में सक्षम होते है।

मूल सिद्धांत

स्थिर हिमस्खलन क्षेत्र विशेषताएँ

एनपीएन द्विध्रुवी ट्रांजिस्टर के लिए पूर्वाग्रह धाराएं और वोल्टेज

इस खंड में, $I_{C}-V_{CE}$ हिमस्खलन ट्रांजिस्टर की स्थिर विशेषता की गणना की जाती है। सादगी के लिए, केवल एक एनपीएन उपकरण पर विचार किया जाता है: चूँकि, वही परिणाम पीएनपी उपकरण के लिए मान्य होते हैं, केवल संकेत को वोल्टेज और धाराओं के अनुसार बदलते हैं। यह विश्लेषण विलियम डी. रोहर के विश्लेषण का बारीकी से अनुसरण करता है (Roehr 1963).

चूंकि अवधाव भंग गुणा केवल संकलनकर्ता-बेस जंक्शन में मौजूद है, गणना का पहला चरण संकलनकर्ता वर्तमान को विभिन्न घटक धाराओं के योग के रूप में निर्धारित करना है, चूँकि संकलनकर्ता के बाद से केवल उन फ्लक्स ऑफ चार्ज इस घटना के अधीन हैं। किरचॉफ का वर्तमान कानून#किरचॉफ.27s वर्तमान कानून| किरचॉफ का वर्तमान कानून एक द्विध्रुवीय जंक्शन ट्रांजिस्टर पर लागू होता है, जो निम्न संबंध का अर्थ है, हमेशा संकलनकर्ता वर्तमान से संतुष्ट होता है $I_{C}$

$I_{C}=I_{E}-I_{B}\,$

जबकि द्विध्रुवी संधि ट्रांजिस्टर में काम करने वाले एक ही उपकरण के लिए # ऑपरेशन के क्षेत्र, बुनियादी ट्रांजिस्टर सिद्धांत निम्नलिखित संबंध देता है

$I_{C}=\beta I_{B}+(\beta +1)I_{CBO}\,$

कहाँ

• $I_{B}$ आधार धारा है,
• $I_{CBO}$ संकलनकर्ता-बेस रिवर्स लीकेज करंट है,
• $I_{E}$ उत्सर्जक धारा है,
• $\beta$ ट्रांजिस्टर का आम उत्सर्जक वर्तमान लाभ है।

के लिए दो सूत्रों की बराबरी करना $I_{C}$ निम्नलिखित परिणाम देता है

$I_{E}=(\beta +1)I_{B}+(\beta +1)I_{CBO}\,$

और तबसे $\alpha =\beta {(\beta +1)^{-1}}$ ट्रांजिस्टर का बाइपोलर जंक्शन ट्रांजिस्टर#ट्रांजिस्टर .27alpha.27 और .27beta.27 है, तो

$\alpha I_{E}=\beta I_{B}+\beta I_{CBO}=I_{C}-I_{CBO}\iff I_{C}=\alpha I_{E}+I_{CBO}$

जब एक ट्रांजिस्टर संग्राहक में हिमस्खलन प्रभाव पर विचार किया जाता है, संग्राहक धारा $I_{C}$ द्वारा दिया गया है

$I_{C}=M(\alpha I_{E}+I_{CBO})\,$

कहाँ $M$ मिलर हिमस्खलन गुणन गुणांक है। हिमस्खलन विधि ऑपरेशन में यह सबसे महत्वपूर्ण पैरामीटर है: इसकी अभिव्यक्ति निम्नलिखित है

$M={\frac {1}{1-\left({\frac {V_{CB}}{BV_{CBO}}}\right)^{n}}}\,$

कहाँ

• $BV_{CBO}$ संकलनकर्ता-बेस भंजन वोल्टता है,
• $n$ संकलनकर्ता-बेस जंक्शन के ट्रांजिस्टर और डोपिंग प्रोफ़ाइल के निर्माण के लिए उपयोग किए जाने वाले अर्धचालक के आधार पर एक स्थिरांक है,
• $V_{CB}$ संकलनकर्ता-बेस वोल्टेज है।

बाइपोलर जंक्शन ट्रांजिस्टर के लिए फिर से किरचॉफ के वर्तमान कानून का उपयोग करना और इसके लिए दी गई अभिव्यक्ति $M$, के लिए परिणामी अभिव्यक्ति $I_{C}$ निम्नलखित में से कोई

$I_{C}={\frac {M}{1-\alpha M}}(I_{CBO}+\alpha I_{B})\iff I_{C}={\frac {I_{CBO}+\alpha I_{B}}{1-\alpha -\left({\frac {V_{CB}}{BV_{CBO}}}\right)^{\!n}}}$

और उसे याद कर रहा हूँ $V_{CB}=V_{CE}-V_{BE}$ और $V_{BE}=V_{BE}(I_{B})$ कहाँ $V_{BE}$ बेस- उत्सर्जकवोल्टेज है

$I_{C}={\frac {I_{CBO}+\alpha I_{B}}{1-\alpha -\left({\frac {V_{CE}-V_{BE}(I_{B})}{BV_{CBO}}}\right)^{\!n}}}\cong {\frac {I_{CBO}+\alpha I_{B}}{1-\alpha -\left({\frac {V_{CE}}{BV_{CBO}}}\right)^{\!n}}}$

तब से $V_{CE}>>V_{BE}$: यह संकलनकर्ता विशेषताओं के पैरामीट्रिक परिवार की अभिव्यक्ति है $I_{C}-V_{CE}$ पैरामीटर के साथ $I_{B}$. ध्यान दें कि $I_{C}$ बिना सीमा के बढ़ता है अगर

$\left({\frac {V_{CE}}{BV_{CBO}}}\right)^{\!n}=1-\alpha \iff V_{CE}=BV_{CEO}={\sqrt[{n}]{(1-\alpha )}}BV_{CBO}={\frac {BV_{CBO}}{\sqrt[{n}]{\beta +1}}}$

कहाँ $BV_{CEO}$ संकलनकर्ता- उत्सर्जक भंजन वोल्टता है। व्यक्त करना भी संभव है $V_{CE}$ के एक समारोह के रूप में $I_{C}$, और संग्राहक-उत्सर्जक अंतर प्रतिरोध के लिए सीधे व्युत्पन्न # विभेदीकरण और भिन्नता के लिए एक विश्लेषणात्मक सूत्र प्राप्त करें: चूँकि, विवरण यहां नहीं दिए गए हैं।

विभेदक गतिशील मॉडल

File:Avalanche BJT equiv circ-1.png

आमतौर पर इस्तेमाल किए जाने वाले बायस नेटवर्क द्वारा संचालित हिमस्खलन एनपीएन बाइपोलर ट्रांजिस्टर का समतुल्य परिपथ।

यहां वर्णित अंतर गतिशील विधि, जिसे छोटा संकेत मॉडल भी कहा जाता है, हिमस्खलन ट्रांजिस्टर का एकमात्र आंतरिक छोटा संकेत मॉडल है। ट्रांजिस्टर को घेरने वाले पैकेज के कारण आवारा तत्वों को जानबूझकर उपेक्षित किया जाता है, क्योंकि उनके विश्लेषण से हिमस्खलन ट्रांजिस्टर के कार्य सिद्धांतों के दृष्टिकोण से कुछ भी उपयोगी नहीं होगा। चूँकि, विद्युत परिपथ को साकार करते समय, उन मापदंडों का बहुत महत्व होता है। विशेष रूप से, हिमस्खलन ट्रांजिस्टर परिपथ के उच्च गति प्रदर्शन को संरक्षित करने के लिए संकलनकर्ता और उत्सर्जकलीड के साथ श्रृंखला में आवारा अधिष्ठापन को कम किया जाना चाहिए। इसके अतिरिक्त, यह समतुल्य परिपथ उपयोगी है जब हिमस्खलन ट्रांजिस्टर के व्यवहार का वर्णन समय पर अपनी बारी के पास होता है, जहां संकलनकर्ता धाराएं और वोल्टेज अभी भी उनके पूर्वाग्रह बिंदु के पास हैं: वास्तविक परिपथ में यह समय स्थिरांक की गणना की अनुमति देता है और इसलिए वृद्धि और गिरावट के समय की $V_{CE}$ तरंग। चूँकि, हिमस्खलन ट्रांजिस्टर स्विचिंग परिपथ आंतरिक रूप से बड़े संकेत परिपथ होते हैं, उचित सटीकता के साथ भविष्यवाणी करने का एकमात्र तरीका संख्यात्मक सिमुलेशन करना है। फिर से, विश्लेषण बारीकी से विलियम डी. रोहर के विश्लेषण का अनुसरण करता है (Roehr 1963).

बयाझिंग द्वारा संचालित हिमस्खलन ट्रांजिस्टर को बगल की तस्वीर में दिखाया गया है: $V_{BB}$ शून्य या सकारात्मक मान हो सकता है, जबकि $R_{E}$ शार्ट परिपथ किया जा सकता है। प्रत्येक हिमस्खलन ट्रांजिस्टर परिपथ में, आउटपुट संकेत संकलनकर्ता या उत्सर्जक से लिया जाता है: इसलिए हिमस्खलन क्षेत्र में काम करने वाले हिमस्खलन ट्रांजिस्टर के छोटे संकेत मॉडल | छोटे-संकेत अंतर मॉडल को हमेशा संकलनकर्ता- उत्सर्जकआउटपुट पिन से देखा जाता है, और एक समानांतर से मिलकर बनता है $RC$ परिपथ, जैसा कि संलग्न चित्र में दिखाया गया है, जिसमें केवल बायस घटक सम्मलित हैं। उन दोनों मापदंडों का परिमाण और संकेत बेस करंट द्वारा नियंत्रित होते हैं $I_{B}$: चूँकि बेस-संकलनकर्ता और बेस- उत्सर्जकजंक्शन दोनों ही मौन अवस्था में व्युत्क्रमानुपाती होते हैं, बेस इनपुट का समतुल्य परिपथ बेस- उत्सर्जकऔर बेस-संकलनकर्ता जंक्शन कैपेसिटेंस द्वारा शंट किया गया करंट जेनरेटर होता है और इसलिए इसका विश्लेषण नहीं किया जाता है। . मूल समतुल्य छोटे संकेत परिपथ के आंतरिक समय स्थिरांक का निम्न मान होता है

$\tau _{Ace}=r_{Ace}C_{Ace}\,$

कहाँ

• $r_{Ace}$ संग्राहक-उत्सर्जक हिमस्खलन अंतर प्रतिरोध है और, जैसा कि ऊपर कहा गया है, संग्राहक-उत्सर्जक वोल्टेज के व्युत्पन्न # विभेदन और विभेदन द्वारा प्राप्त किया जा सकता है $V_{CE}$ संकलनकर्ता वर्तमान के संबंध में $I_{C}$, एक निरंतर बेस करंट के लिए $I_{B}$

$r_{Ace}={\frac {\partial {V_{CE}}}{\partial {I_{C}}}}{\Bigg |}_{I_{B}=const.}$

• $C_{Ace}$ संकलनकर्ता- उत्सर्जकएवलांच डिफरेंशियल कैपेसिटेंस है और इसकी निम्नलिखित अभिव्यक्ति है

$C_{Ace}=-\left({\frac {1}{r_{Ace}\omega _{\beta }}}-C_{ob}\right)$

कहाँ

$\omega _{\beta }=2\pi f_{\beta }$ वर्तमान लाभ कोणीय कटऑफ आवृत्ति है

$C_{ob}$ सामान्य आधार आउटपुट कैपेसिटेंस है

दो पैरामीटर दोनों नकारात्मक हैं। इसका मतलब यह है कि यदि संग्राहक लोड एक आदर्श वर्तमान स्रोत का है, तो परिपथ अस्थिर है। यह परिपथ के विस्मयकारी मल्टीवीब्रेटर व्यवहार का सैद्धांतिक औचित्य है जब $V_{CC}$ वोल्टेज कुछ महत्वपूर्ण स्तर पर उठाया जाता है।

दूसरा भंजन हिमस्खलन विधि

जब संकलनकर्ता करंट डेटा शीट की सीमा से ऊपर उठ जाता है $I_{CMAX}$ एक नया भंजन मैकेनिज्म महत्वपूर्ण हो जाता है: दूसरा भंजन । यह घटना द्विध्रुवी संधि ट्रांजिस्टर के बेस- उत्सर्जकक्षेत्र में कुछ बिंदुओं (द्वितीय भंजन ) के अत्यधिक ताप के कारण होती है, जो इन बिंदुओं के माध्यम से एक घातीय रूप से बढ़ते विद्युत प्रवाह को जन्म देती है: वर्तमान में यह घातीय वृद्धि भी उत्पन्न करती है अधिक गरम करना, एक सकारात्मक प्रतिक्रिया तंत्र उत्पन्न करना। विश्लेषण करते हुए $I_{C}-V_{CE}$ स्थिर विशेषता, इस घटना की उपस्थिति एक तेज संग्राहक वोल्टेज ड्रॉप और संग्राहक वर्तमान की एक लगभग ऊर्ध्वाधर वृद्धि के रूप में देखा जाता है। वर्तमान में, हॉट स्पॉट के बिना एक ट्रांजिस्टर का उत्पादन करना संभव नहीं है और इस प्रकार दूसरे भंजन के बिना, क्योंकि उनकी उपस्थिति सिलिकॉन के शोधन की तकनीक से संबंधित है। इस प्रक्रिया के दौरान, धातुओं की बहुत छोटी किन्तु सीमित मात्रा वफ़र के स्थानीय भागों में रहती है: धातुओं के ये कण वाहक उत्पादन और पुनर्संयोजन#शॉक्ले.E2.80.93पढ़ें.E2.80.93हॉल .28SRH.29 वाहक उत्पादन और पुनर्संयोजन की प्रक्रिया बन गए , यानी केंद्र जहां विद्युत प्रवाह पसंदीदा विधि से मौजूद है। जबकि यह घटना सामान्य विधि से काम कर रहे बाइपोलर जंक्शन ट्रांजिस्टर के लिए विनाशकारी है, इसकी समय अवधि को सीमित करके हिमस्खलन विधि में काम करने वाले उपकरण की वर्तमान और वोल्टेज सीमा को आगे बढ़ाने के लिए इसका उपयोग किया जा सकता है: उपकरण की स्विचिंग गति भी नकारात्मक रूप से प्रभावित नहीं होता है। दूसरे भंजन शासन में काम कर रहे हिमस्खलन ट्रांजिस्टर परिपथ का एक स्पष्ट विवरण कुछ उदाहरणों के साथ पेपर में पाया जा सकता है Baker (1991).

संख्यात्मक सिमुलेशन

हिमस्खलन ट्रांजिस्टर विद्युत परिपथ आंतरिक रूप से बड़े संकेत परिपथ होते हैं, इसलिए ऐसे परिपथ पर लागू होने पर छोटे संकेत मॉडल केवल गुणात्मक विवरण दे सकते हैं। ऐसे परिपथों में समय पर निर्भर वोल्टेज और विद्युत धाराओं के व्यवहार के बारे में अधिक सटीक जानकारी प्राप्त करने के लिए संख्यात्मक विश्लेषण का उपयोग करना आवश्यक है। शास्त्रीय दृष्टिकोण, कागज में विस्तृत Дьяконов (Dyakonov) (2004b) जो पुस्तक पर निर्भर करता है Дьяконов (Dyakonov) (1973), परिपथ को एक गैर-रैखिक # साधारण अंतर समीकरणों के रूप में माना जाता है और इसे एक सामान्य उद्देश्य संख्यात्मक सिमुलेशन सॉफ़्टवेयर द्वारा कार्यान्वित एक संख्यात्मक साधारण अंतर समीकरणों द्वारा हल किया जाता है: इस तरह से प्राप्त परिणाम प्राप्त करने के लिए अधिक सटीक और सरल हैं। चूँकि, ये विधियां भंजन क्षेत्र के विश्लेषण के लिए सबसे उपयुक्त विश्लेषणात्मक ट्रांजिस्टर मॉडल के उपयोग पर निर्भर करती हैं: ये मॉडल सभी संभावित क्षेत्रों में काम करने वाले उपकरण का वर्णन करने के लिए जरूरी नहीं हैं। एक अधिक आधुनिक दृष्टिकोण आम एनालॉग परिपथ सिम्युलेटर मसाला का उपयोग एक उन्नत ट्रांजिस्टर मॉडल के साथ अवधाव भंग सिमुलेशन का समर्थन करना है, जो मूल स्पाइस ट्रांजिस्टर मॉडल नहीं करता है। ऐसे मॉडलों के उदाहरण पेपर में वर्णित हैं Keshavarz, Raney & Campbell (1993) और पेपर में Kloosterman & De Graaff (1989): बाद वाला हिलाना का विवरण है [1] मॉडल, वर्तमान में कुछ अर्धचालक उद्योगों द्वारा उनके द्विध्रुवी संधि ट्रांजिस्टर को चिह्नित करने के लिए उपयोग किया जाता है।

एक ग्राफिकल विधि

हिमस्खलन ट्रांजिस्टर के व्यवहार का अध्ययन करने के लिए एक ग्राफिकल विधि संदर्भों में प्रस्तावित की गई थी Spirito (1968) और Spirito (1971): उपकरण के स्थिर व्यवहार को प्लॉट करने के लिए विधि को पहले प्राप्त किया गया था और फिर गतिशील व्यवहार से संबंधित समस्याओं को हल करने के लिए भी लागू किया गया था। विधि निर्माताओं द्वारा डेटा शीट्स में दी गई विशेषता आरेखों से सीधे ट्यूब और ट्रांजिस्टर परिपथ डिजाइन करने के लिए उपयोग की जाने वाली ग्राफिकल विधियों की भावना रखती है।

अनुप्रयोग

हिमस्खलन ट्रांजिस्टर मुख्य रूप से तेज पल्स उत्पन्न करने वाला के रूप में उपयोग किए जाते हैं, एक नैनोसेकंड और उच्च आउटपुट वोल्टेज और विद्युत प्रवाह से कम समय और गिरने का समय होता है। वे कभी-कभी माइक्रोवेव फ्रीक्वेंसी रेंज में एम्पलीफायरों के रूप में उपयोग किए जाते हैं, भले ही यह उपयोग मुख्यधारा न हो: जब इस उद्देश्य के लिए उपयोग किया जाता है, तो उन्हें नियंत्रित हिमस्खलन ट्रांजिट-टाइम ट्रायोड्स (सीएटीटी) कहा जाता है।

हिमस्खलन विधि स्विचिंग परिपथ

हिमस्खलन विधि स्विचिंग अवधाव भंग पर निर्भर करता है # सेमीकंडक्टर क्रिस्टल जाली में परमाणुओं के प्रभाव आयनीकरण के परिणामस्वरूप संकलनकर्ता-बेस जंक्शन के माध्यम से बहने वाली विद्युत प्रवाह की हिमस्खलन प्रक्रिया। सेमीकंडक्टर्स में अवधाव भंग ने दो बुनियादी कारणों से स्विचिंग परिपथ में आवेदन पाया है

• यह हिमस्खलन गुणन के कारण पिकोसेकंड रेंज में बहुत कम समय में वर्तमान बिल्ड-अप के बाद से बहुत उच्च स्विचिंग गति प्रदान कर सकता है।
• यह बहुत उच्च आउटपुट धाराएँ प्रदान कर सकता है, क्योंकि बड़ी धाराओं को बहुत छोटे लोगों द्वारा नियंत्रित किया जा सकता है, फिर से हिमस्खलन गुणन के कारण।

इस खंड में जिन दो परिपथों पर विचार किया गया है, वे स्विचिंग उद्देश्यों के लिए हिमस्खलन ट्रांजिस्टर परिपथ के सबसे सरल उदाहरण हैं: दोनों विस्तृत उदाहरण मोनोस्टेबल मल्टीवीब्रेटर हैं। साहित्य में कई और जटिल परिपथ हैं, उदाहरण के लिए किताबों में Roehr (1963) और Дьяконов (Dyakonov) (1973).

हिमस्खलन ट्रांजिस्टर को नियोजित करने वाले अधिकांश परिपथ निम्नलिखित दो अलग-अलग प्रकार के इनपुट द्वारा सक्रिय होते हैं:

आमतौर पर उपयोग किए जाने वाले पूर्वाग्रह नेटवर्क द्वारा संचालित हिमस्खलन एनपीएन द्विध्रुवी ट्रांजिस्टर का सरलीकृत संकलनकर्ता ट्रिगर परिपथ।

आमतौर पर उपयोग किए जाने वाले पूर्वाग्रह नेटवर्क द्वारा संचालित हिमस्खलन एनपीएन द्विध्रुवी ट्रांजिस्टर का सरलीकृत आधार ट्रिगर परिपथ।

*संकलनकर्ता ट्रिगरिंग इनपुट परिपथ: इनपुट ट्रिगर संकेत संकलनकर्ता को एक तेज स्विचिंग डायोड के माध्यम से खिलाया जाता है $D_{S}$, संभवतः नाड़ी को आकार देना नेटवर्क द्वारा आकार लेने के बाद। हिमस्खलन ट्रांजिस्टर को चलाने का यह तरीका पहली पीढ़ी के परिपथ में बड़े पैमाने पर नियोजित किया गया था क्योंकि संकलनकर्ता नोड में उच्च प्रतिबाधा और संकलनकर्ता क्षमता भी होती है। $C_{ob}$ बड़े संकेत शासन के तहत अधिक रैखिक रूप से व्यवहार करता है। इसके परिणामस्वरूप, इनपुट से आउटपुट तक प्रसार विलंब#इलेक्ट्रॉनिक्स बहुत छोटा है और नियंत्रण वोल्टेज के मूल्य से लगभग स्वतंत्र है। चूँकि, इस ट्रिगर परिपथ को उच्च रिवर्स वोल्टेज का विरोध करने और बहुत तेजी से स्विच करने में सक्षम डायोड की आवश्यकता होती है, विशेषताओं को एक ही डायोड में महसूस करना बहुत मुश्किल होता है, इसलिए यह आधुनिक हिमस्खलन ट्रांजिस्टर परिपथ में शायद ही कभी देखा जाता है।

• बेस ट्रिगरिंग इनपुट परिपथ: इनपुट ट्रिगर संकेत को तेजी से स्विचिंग डायोड के माध्यम से सीधे आधार पर फीड किया जाता है $D_{S}$, संभवतः पल्स शेपिंग नेटवर्क द्वारा आकार लेने के बाद। हिमस्खलन ट्रांजिस्टर को चलाने का यह तरीका पहली पीढ़ी के परिपथ में अपेक्षाकृत कम नियोजित था क्योंकि बेस नोड में अपेक्षाकृत कम विद्युत प्रतिबाधा और एक इनपुट समाई होती है। $C_{ib}$ जो बड़े संकेत शासन के तहत अत्यधिक गैर-रैखिक है (वास्तव में, यह घातीय है): यह एक अधिक बड़े, इनपुट वोल्टेज पर निर्भर, विलंब समय का कारण बनता है, जिसका पेपर में विस्तार से विश्लेषण किया गया था Spirito (1974). चूँकि, फ़ीड डायोड के लिए आवश्यक उलटा वोल्टेज संकलनकर्ता ट्रिगर इनपुट परिपथ में उपयोग किए जाने वाले बहुत कम सम्मान डायोड हैं, और चूंकि अल्ट्रा फास्ट स्कॉटकी डायोड आसानी से और सस्ते में पाए जाते हैं, यह अधिकांश आधुनिक हिमस्खलन ट्रांजिस्टर परिपथ में नियोजित ड्राइवर परिपथ है। डायोड का कारण भी यही है $D_{S}$ निम्नलिखित अनुप्रयोगी परिपथों में एक Schottky डायोड के रूप में प्रतीकित किया गया है।

उत्सर्जक वोल्टेज को कम करके हिमस्खलन ट्रांजिस्टर को भी चालू किया जा सकता है $V_{E}$, किन्तु यह विन्यास साहित्य और व्यावहारिक परिपथों में शायद ही कभी देखा जाता है।: संदर्भ में Meiling & Stary (1968), पैराग्राफ 3.2.4 ट्रिगर परिपथ एक ऐसे विन्यास का वर्णन किया गया है, जहां हिमस्खलन ट्रांजिस्टर का उपयोग एक जटिल पल्सर के ट्रिगर परिपथ के हिस्से के रूप में किया जाता है, जबकि संदर्भ में Дьяконов (Dyakonov) (1973, pp. 185) एक संतुलित स्तर का विवेचक जहां एक सामान्य द्विध्रुवी संधि ट्रांजिस्टर एमिटर-युग्मित तर्क है | उत्सर्जक-युग्मित एक हिमस्खलन ट्रांजिस्टर का संक्षेप में वर्णन किया गया है।

नीचे वर्णित दो हिमस्खलन पल्सर दोनों बेस ट्रिगर हैं और दो आउटपुट हैं। चूंकि प्रयुक्त उपकरण एक एनपीएन ट्रांजिस्टर है, $V_{out1}$ जबकि एक सकारात्मक जा रहा उत्पादन है $V_{out2}$ एक नकारात्मक जाने वाला आउटपुट है: PNP ट्रांजिस्टर का उपयोग करने से आउटपुट की ध्रुवताएं उलट जाती हैं। उनके सरलीकृत संस्करणों का विवरण, जहां प्रतिरोधक $R_{E}$ या $R_{L}$ एकल आउटपुट के लिए शून्य ओम (स्पष्ट रूप से दोनों नहीं) पर सेट है, संदर्भ में पाया जा सकता है Millman & Taub (1965). अवरोध $R_{C}$ कैपेसिटर को रिचार्ज करता है $C_{T}$ या ट्रांसमिशन लाइन $\scriptstyle TL_{t_{f}}$ (यानी ऊर्जा भंडारण घटक) रूपांतरण के बाद। स्थिर संग्राहक वर्तमान को सीमित करने के लिए इसमें आमतौर पर उच्च प्रतिरोध होता है, इसलिए रिचार्जिंग प्रक्रिया धीमी होती है। कभी-कभी इस अवरोधक को एक इलेक्ट्रॉनिक परिपथ से बदल दिया जाता है जो ऊर्जा भंडारण घटकों को तेजी से चार्ज करने में सक्षम होता है। चूँकि इस तरह के परिपथ का आमतौर पर पेटेंट कराया जाता है, इसलिए वे शायद ही कभी मुख्यधारा के एप्लिकेशन परिपथ में पाए जाते हैं।

• कैपेसिटर डिस्चार्ज हिमस्खलन पल्सर: हिमस्खलन ट्रांजिस्टर के बेस लीड पर लागू ट्रिगर संकेत संकलनकर्ता और उत्सर्जकलीड के बीच हिमस्खलन भंजन का कारण बनता है। संधारित्र $C_{T}$ प्रतिरोधों के माध्यम से बहने वाली धारा द्वारा डिस्चार्ज होना शुरू हो जाता है $R_{E}$ और $R_{L}$: उन प्रतिरोधों के वोल्टेज आउटपुट वोल्टेज हैं। वर्तमान तरंग एक साधारण आरसी परिपथ # टाइम-डोमेन विचार नहीं है, किन्तु एक जटिल व्यवहार है जो हिमस्खलन तंत्र पर निर्भर करता है: चूँकि इसमें नैनोसेकंड के अंशों के क्रम में बहुत तेजी से वृद्धि का समय है। पीक करंट कैपेसिटर के आकार पर निर्भर करता है $C_{T}$: जब इसका मान कुछ सौ पिकोफैरड से अधिक हो जाता है, तो ट्रांजिस्टर दूसरे भंजन हिमस्खलन विधि में चला जाता है, और शिखर धाराएं कई एम्पीयर के मान तक पहुंच जाती हैं।
• ट्रांसमिशन लाइन हिमस्खलन पल्सर: हिमस्खलन ट्रांजिस्टर के बेस लीड पर लागू ट्रिगर संकेत संकलनकर्ता और उत्सर्जकलीड के बीच हिमस्खलन भंजन का कारण बनता है। संकलनकर्ता करंट का तेजी से बढ़ने का समय लगभग उसी आयाम की एक वर्तमान पल्स उत्पन्न करता है, जो ट्रांसमिशन लाइन के साथ फैलता है। विशिष्ट विलंब समय के बाद स्पंद लाइन के खुले परिचालित अंत तक पहुंचता है $t_{f}$ रेखा समाप्त हो गई है, और फिर पीछे की ओर परिलक्षित होती है। यदि ट्रांसमिशन लाइन की विशेषता प्रतिबाधा प्रतिरोधों के बराबर है $R_{E}$ और $R_{L}$, पश्च परावर्तित नाड़ी रेखा की शुरुआत तक पहुँचती है और रुक जाती है। इस यात्रा तरंग व्यवहार के परिणामस्वरूप, हिमस्खलन ट्रांजिस्टर के माध्यम से बहने वाली धारा में अवधि का एक आयताकार आकार होता है

$t=2t_{f}\,$

व्यावहारिक डिजाइनों में, दो टर्मिनल ज़ोबेल नेटवर्क (या बस एक ट्रिमर कैपेसिटर) की तरह एक समायोज्य प्रतिबाधा को हिमस्खलन ट्रांजिस्टर के संकलनकर्ता से जमीन पर रखा जाता है, जिससे ट्रांसमिशन लाइन पल्सर को बज रहा है (संकेत) और अन्य अवांछित व्यवहार को कम करने की क्षमता मिलती है। आउटपुट वोल्टेज।

सरलीकृत संधारित्र निर्वहन हिमस्खलन ट्रांजिस्टर पल्सर।

सरलीकृत संचरण लाइन हिमस्खलन ट्रांजिस्टर पल्सर।

उनके ट्रिगर इनपुट परिपथ और को हटाकर उन परिपथ को विस्मयकारी मल्टीविब्रेटर में बदलना संभव है

1. उनकी बिजली आपूर्ति वोल्टेज बढ़ाना $V_{CC}$ जब तक विश्राम दोलक शुरू नहीं हो जाता, या
2. बेस रेसिस्टर को कनेक्ट करना $R_{B}$ एक सकारात्मक आधार पूर्वाग्रह के लिए $V_{BB}$ और इस प्रकार जबरन हिमस्खलन टूटना और संबद्ध विश्राम दोलक शुरू करना।

पहली प्रक्रिया का एक विस्तृत उदाहरण संदर्भ में वर्णित है Holme (2006). हिमस्खलन विधि बाइस्टेबल मल्टीवाइब्रेटर को महसूस करना भी संभव है, किन्तु उनका उपयोग मल्टीवीब्रेटर्स के अन्य प्रकारों के रूप में सामान्य नहीं है, एक महत्वपूर्ण कारण यह है कि उन्हें दो हिमस्खलन ट्रांजिस्टर की आवश्यकता होती है, एक अवधाव भंग शासन में लगातार काम करता है, और यह गंभीर समस्याएं दे सकता है ऊर्जा अपव्यय और उपकरण संचालन जीवन के दृष्टिकोण से।

उपकरण वृद्धि समय की जांच के लिए एक व्यावहारिक, आसानी से महसूस किया जाने वाला और सस्ता अनुप्रयोग तेजी से बढ़ने वाली दालों की पीढ़ी है।

नियंत्रित हिमस्खलन ट्रांजिट-टाइम ट्रायोड (सीएटीटी)

हिमस्खलन विधि प्रवर्धन हिमस्खलन गुणन पर हिमस्खलन विधि स्विचिंग के रूप में निर्भर करता है। चूँकि, संक्रिया के इस विधि के लिए, यह आवश्यक है कि मिलर का हिमस्खलन गुणन गुणांक: बड़े आउटपुट वोल्टेज प्रदोलन के लिए $M$ कों लगभग स्थिर रखा जाना चाहिए: यदि यह स्थिति पूरी नहीं होती है, तो आउटपुट संकेत पर महत्वपूर्ण आयाम विरूपण उत्पन्न होता है। फलस्वरूप,

• स्विचिंग परिपथ में अनुप्रयोग के लिए उपयोग किए जाने वाले हिमस्खलन ट्रांजिस्टर का उपयोग नहीं किया जा सकता है क्योंकि मिलर का गुणांक संग्राहक के साथ उत्सर्जक वोल्टेज में व्यापक रूप से भिन्न होता है
• उपकरण का पूर्वाग्रह बिंदु उसी कारण से हिमस्खलन भंजन वाले क्षेत्र के नकारात्मक प्रतिरोध में नहीं हो सकता है

इइन दो आवश्यकताओं का अर्थ है कि प्रवर्धन के लिए उपयोग किए जाने वाले उपकरण को एक विशिष्ट हिमस्खलन ट्रांजिस्टर से भिन्न भौतिक संरचना की आवश्यकता होती है। नियंत्रित हिमस्खलन ट्रांजिट-टाइम ट्रायोड (सीएटीटी), जिसे माइक्रोवेव प्रवर्धन के लिए डिज़ाइन किया गया है, में क्षार और संग्राही क्षेत्रों के बीच बहुत बड़ा मंद-डोपित क्षेत्र होता है, जिससे उपकरण को संकलनकर्ता- उत्सर्जक भंजन वोल्टता $BV_{CEO}$ समान ज्यामिति के द्विध्रुवी ट्रांजिस्टर की तुलना में अधिक होता है। वर्तमान प्रवर्धन तंत्र हिमस्खलन ट्रांजिस्टर के समान होता है, अर्थात प्रभाव आयनीकरण द्वारा वाहक पीढ़ी, किन्तु IMPATT डायोड और TRAPATT डायोड के रूप में एक पारगमन-समय प्रभाव भी है, जहां एक उच्च-क्षेत्र क्षेत्र हिमस्खलन पी-एन जंक्शन के साथ यात्रा करता है। , ठीक आंतरिक क्षेत्र के साथ। उपकरण संरचना और पूर्वाग्रह बिंदु की पसंद का अर्थ है

1. मिलर का हिमस्खलन गुणन गुणांक M लगभग 10 तक सीमित है।
2. पारगमन समय प्रभाव इस गुणांक को संग्राही उतर्जक वोल्टेज से लगभग स्थिर और स्वतंत्र रखता है।

इस तरह के हिमस्खलन ट्रांजिस्टर के सिद्धांत को पूरी तरह से पेपर में वर्णित किया गया है Eshbach, Se Puan & Tantraporn (1976), जो यह भी दर्शाता है कि यह अर्धचालक उपकरण संरचना माइक्रोवेव ऊर्जा प्रवर्धन के लिए उपयुक्त है। यह कई गीगाहर्ट्ज़ की आवृत्ति पर कई वाट रेडियो आवृत्ति ऊर्जा प्रदान कर सकता है और इसमें एक नियंत्रण टर्मिनल, द्विध्रुवी संधि ट्रांजिस्टर परिचय भी है। चूँकि, इसका व्यापक रूप से उपयोग नहीं किया जाता है क्योंकि इसे ठीक से काम करने के लिए 200 वाल्ट से अधिक वोल्टेज की आवश्यकता होती है, जबकि गैलियम आर्सेनाइड या अन्य यौगिक सेमीकंडक्टर फील्ड इफ़ेक्ट ट्रांजिस्टर काम करने में आसान होते हुए समान प्रदर्शन प्रदान करते हैं। एक समान उपकरण संरचना, कागज में समान अवधि में कमोबेश प्रस्तावित Carrol & Winstanley (1974), IMPATT डायोड संकलनकर्ता-बेस जंक्शन के साथ एक ट्रांजिस्टर होने के नाते IMPISTOR था।

File:CATT amplifier.png

CATT माइक्रोवेव एम्पलीफायर का योजनाबद्ध।

यह भी देखें

• हिमस्खलन डायोड

संदर्भ

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बाहरी संबंध

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विभिन्न

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• व्लादिमीर पावलोविच डीयाकोनोव (रूसी में)। हिमस्खलन ट्रांजिस्टर के सिद्धांत और अनुप्रयोग के प्रमुख योगदानकर्ताओं में से एक के बारे में कुछ जीवनी संबंधी नोट्स।
• एरी किल्पेला अकादमिक वेब पेज औलू विश्वविद्यालय में। हिमस्खलन ट्रांजिस्टर परिपथ के सिद्धांत और अनुप्रयोगों पर काम कर रहे एक शोधकर्ता।

श्रेणी:ट्रांजिस्टर प्रकार