हिमस्खलन ट्रांजिस्टर

हिमस्खलन प्रतिरोधान्तरित्र एक द्विध्रुवी संधि प्रतिरोधान्तरित्र है जिसे संग्राही उतर्जक भंजन वोल्टता से 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। हिमस्खलन भंग क्षेत्र में संचालन को हिमस्खलन-विधि संचालन कहा जाता है: यह हिमस्खलन प्रतिरोधान्तरित्र को नैनोसेकंद वृद्धि और गिरावट के समय (संक्रमण समय) के साथ उच्च धाराओं को परिवर्तन करने की क्षमता देता है। विशेष रूप से उद्देश्य के लिए डिज़ाइन नहीं किए गए प्रतिरोधान्तरित्र 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 पीएस या उससे कम के वृद्धि समय के साथ हिमस्खलन भंग करने वाले स्पंदित को उत्पन्न करने में सक्षम थे।)

इतिहास

हिमस्खलन प्रतिरोधान्तरित्र से संबंधित पहला पेपर एबर्स & मिलर (1955) था। यह पेपर हिमस्खलन भंग क्षेत्र में मिश्रातु संधि प्रतिरोधान्तरित्र का उपयोग करने का वर्णन करता है जिससे कि गति और भंजन वोल्टता सीमाओं को दूर किया जा सके, इस तरह के कंप्यूटर अंकीय परिपथ में उपयोग किए जाने पर प्रतिरोधान्तरित्र के पहले मॉडल को प्रभावित करते थे। इसलिए, हिमस्खलन प्रतिरोधान्तरित्र का सबसे पहला अनुप्रयोग स्विचिंग परिपथ और बहुकंपक में था। हिमस्खलन प्रतिरोधान्तरित्र 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। हिमस्खलन भंग क्षेत्र में प्रतिरोधान्तरित्र 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-प्रतिरोधान्तरित्र परिपथ प्रस्तावित किए गए थे। अवधाव भंग क्षेत्र में उपयोग के लिए सबसे उपयुक्त द्विध्रुवी संधि प्रतिरोधान्तरित्र 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 प्रतिरोधान्तरित्र का पहला अनुप्रयोग एक रैखिक प्रवर्धक के रूप में वर्णित किया गया था, जिसका नाम संकुचित हिमस्खलन पारगमन समय ट्रायोड, (सीएटीटी) 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 प्रारंभ हुए क्योंकि कुछ आवश्यकताओं को पूरा करना है, जैसा कि नीचे विवरण दिया गया है। उन अनुप्रयोगों में हिमस्खलन प्रतिरोधान्तरित्र मुख्यधारा का उपयोग 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 (प्रतिरोधान्तरित्र या अन्य) पर अभी भी सक्रिय शोध हुए है, जो की "पारंपरिक" हिमस्खलन प्रतिरोधान्तरित्र की तुलना में कई आविष्ट एम्पेयर के विद्युत प्रवाह को तेजी से स्विच करने में सक्षम होते है।

मूल सिद्धांत

स्थिर हिमस्खलन क्षेत्र विशेषताएँ

एनपीएन द्विध्रुवी प्रतिरोधान्तरित्र के लिए पूर्वाग्रह धाराएं और वोल्टेज

इस खंड में, $I_{C}-V_{CE}$ हिमस्खलन प्रतिरोधान्तरित्र की स्थिर विशेषता की गणना की जाती है। विश्वसनीयता के लिए, केवल 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 में स्थित होते है, गणना का पहला चरण संकलनकर्ता धारा को विभिन्न घटक धाराओं के योग के रूप में निर्धारित करना है, चूँकि संकलनकर्ता के संग्राहक के बाद से केवल उन प्रवाह के प्रवाह ही इस घटना के अधीन होते हैं। किरचॉफ का धारा नियम एक द्विध्रुवी संधि प्रतिरोधान्तरित्र पर लागू होता है, जो निम्नलिखित संबंध को दर्शाता है, जो निम्नलिखित संबंध को दर्शाता है, जों सदैव संकलनकर्ता धारा से संतुष्ट होता है $I_{C}$

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

जबकि सक्रिय क्षेत्र में काम कर रहे एक ही उपकरण के लिए बुनियादी प्रतिरोधान्तरित्र सिद्धांत निम्नलिखित संबंध होता है

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

जहाँ

• $I_{B}$ आधार धारा है,
• $I_{CBO}$ आधार संग्राही विपरीत क्षरण धारा है,
• $I_{E}$ उत्सर्जक धारा है,
• $\beta$ प्रतिरोधान्तरित्र का सामान्य उत्सर्जक धारा लाभ है।

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

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

और तब से $\alpha =\beta {(\beta +1)^{-1}}$ प्रतिरोधान्तरित्र ट्रांजिस्टर का सामान्य आधार धारा का लाभ 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 प्रतिरोधान्तरित्र संग्राहक में हिमस्खलन प्रभाव पर विचार किया जाता है, संग्राहक धारा $I_{C}$ द्वारा दिया जाता है

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

जहाँ $M$ मिलर का हिमस्खलन गुणन गुणांक है। हिमस्खलन विधि संचालन में यह सबसे महत्वपूर्ण पैरामीटर है: इसकी अभिव्यक्ति निम्नलिखित है

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

जहाँ

• $BV_{CBO}$ आधार संग्राही भंजन वोल्टता है,
• $n$ के प्रतिरोधान्तरित्र और अपमिश्रण परिच्छेदिका के निर्माण के लिए उपयोग किए जाने वाले अर्धचालक के आधार पर एक स्थिरांक है,
• $V_{CB}$ आधार संग्राही वोल्टेज है।

द्विध्रुवी संधि प्रतिरोधान्तरित्र के लिए किरचॉफ के धारा नियम 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 याद रहे की $V_{CB}=V_{CE}-V_{BE}$ और $V_{BE}=V_{BE}(I_{B})$ जहाँ $V_{BE}$ आधार उत्सर्जक वोल्टेज 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 श्रेणी की अभिव्यक्ति है $I_{C}-V_{CE}$ पैरामीटर के साथ $I_{B}$. ध्यान दें कि $I_{C}$ यदि बिना सीमा के बढ़ता है

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

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

विभेदक गतिशील मॉडल

File:Avalanche BJT equiv circ-1.png

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

यहां वर्णित अंतर गतिशील विधि, जिसे छोटा संकेत मॉडल भी कहा जाता है, हिमस्खलन प्रतिरोधान्तरित्र का एकमात्र आंतरिक छोटा संकेत मॉडल है। प्रतिरोधान्तरित्र के संलग्न होने के कारण अवांछित तत्वों को विचारपूर्वक उपेक्षित किया जाता है, क्योंकि उनके विश्लेषण से हिमस्खलन प्रतिरोधान्तरित्र के फलन 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 प्रतिरोधान्तरित्र परिपथ के उच्च गति प्रदर्शन को संरक्षित करने के लिए संकलनकर्ता और उत्सर्जक लीड के साथ श्रृंखला में अवांछित अधिष्ठापन को कम किया जाना चाहिए। इसके अतिरिक्त, यह समतुल्य परिपथ उपयोगी है जब हिमस्खलन प्रतिरोधान्तरित्र 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 होते है। चूँकि, हिमस्खलन प्रतिरोधान्तरित्र स्विचिंग परिपथ आंतरिक रूप से बड़े संकेत परिपथ होते हैं, उचित त्रुतिहीनता के साथ भविष्यवाणी करने का एकमात्र विधि संख्यात्मक अनुकरण करना है। फिर से, विलियम डी. रोहर के विश्लेषण का बारीकी से अनुसरण करता है (Roehr 1963).

एक सामान्य पूर्वाग्रह नेटवर्क द्वारा संचालित एक हिमस्खलन ट्रांजिस्टर आसन्न चित्र में दिखाया गया है: $V_{BB}$ शून्य या धनात्मक मान हो सकता है, जबकि $R_{E}$ लघु पथित किया जा सकता है। प्रत्येक हिमस्खलन प्रतिरोधान्तरित्र परिपथ में, आउटपुट संकेत संकलनकर्ता या उत्सर्जक से लिया जाता है: इसलिए हिमस्खलन क्षेत्र में काम करने वाले हिमस्खलन प्रतिरोधान्तरित्र के छोटे संकेत अंतर मॉडल को सदैव संकलनकर्ता- उत्सर्जक आउटपुट 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 आधार धारा द्वारा नियंत्रित होते हैं $I_{B}$: चूँकि आधार-संकलनकर्ता और आधार उत्सर्जक जंक्शन दोनों ही मौन अवस्था में व्युत्क्रमानुपाती होते हैं, आधार इनपुट का समतुल्य परिपथ आधार उत्सर्जक और आधार-संकलनकर्ता जंक्शन धारिता द्वारा घुमाया गया धारा जनित्र होता है और इसलिए इसका विश्लेषण नहीं किया जाता है। .

मूल समतुल्य छोटे संकेत परिपथ के आंतरिक समय स्थिरांक का निम्न मान होता है

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

जहाँ

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

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

• $C_{Ace}$ संकलनकर्ता- उत्सर्जक एव अवधाव अंतरीय धारिता है और इसकी निम्नलिखित अभिव्यक्ति है

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

जहाँ

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

$C_{ob}$ सामान्य आधार आउटपुट धारिता है

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

दूसरा भंजन हिमस्खलन विधि

जब संकलनकर्ता धारा डेटा शीट की सीमा से ऊपर उठ जाता है $I_{CMAX}$ एक नया भंजन प्रक्रिया महत्वपूर्ण हो जाती है: दूसरा भंजन । यह घटना द्विध्रुवी संधि प्रतिरोधान्तरित्र के आधार उत्सर्जक क्षेत्र 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: बदले में करंट का यह घातीय वृद्धि और भी अधिक गर्म हो जाती है, जिससे एक सकारात्मक तापीय प्रतिक्रिया तंत्र उत्पन्न होता है। विश्लेषण करते हुए $I_{C}-V_{CE}$ स्थैतिक विशेषता, इस घटना की उपस्थिति को एक तेज संग्राहक वोल्टेज ड्रॉप और संग्राहक धारा के लगभग ऊर्ध्वाधर वृद्धि के रूप में देखा जाता है। धारा में, हॉट स्पॉट के बिना एक प्रतिरोधान्तरित्र 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 समय, धातुओं की बहुत छोटी किन्तु सीमित मात्रा वफ़र के स्थानीय भागों में रहती है: धातुओं के ये कण वाहक उत्पादन और पुनर्संयोजन के प्रक्रिया केंद्र बन गए, अर्थात केंद्र जहां विद्युत प्रवाह अधिमानित विधि से सम्मलित होते है। जबकि यह घटना सामान्य विधि से काम कर रहे द्विध्रुवी संधि प्रतिरोधान्तरित्र के लिए विनाशकारी है, इसकी समय अवधि को सीमित करके हिमस्खलन विधि में काम करने वाले उपकरण की धारा 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 प्रवृत्ति में काम कर रहे हिमस्खलन प्रतिरोधान्तरित्र परिपथ स्पष्ट विवरण कुछ उदाहरणों के साथ पेपर बेकर (1991) में पाया जा सकता है।

संख्यात्मक अनुकरण

हिमस्खलन प्रतिरोधान्तरित्र 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 धाराओं के व्यवहार के बारे में अधिक त्रुटीहीन जानकारी प्राप्त करने के लिए संख्यात्मक विश्लेषण का उपयोग करना आवश्यक है। मौलिक दृष्टिकोण, कागज डायकोनोव (डायकोनोव) (2004b) में विस्तृत है,जो डायकोनोव (डायकोनोव) (1973) पुस्तक पर निर्भर करता है, परिपथ को एक गैर-रैखिक साधारण अंतर समीकरणों के रूप में माना जाता है और इसे एक सामान्य उद्देश्य संख्यात्मक अनुकरण सॉफ़्टवेयर द्वारा कार्यान्वित एक संख्यात्मक साधारण अंतर समीकरण द्वारा हल किया जाता है:इस तरह से प्राप्त परिणाम काफी त्रुटिहीन और सरल होते हैं। चूँकि, ये विधियां भंजन क्षेत्र के विश्लेषण के लिए सबसे उपयुक्त विश्लेषणात्मक प्रतिरोधान्तरित्र मॉडल के उपयोग पर निर्भर करती हैं: मॉडल आवश्यक रूप से सभी संभावित क्षेत्रों में काम करने वाले उपकरण का वर्णन करने के लिए उपयुक्त नहीं होते हैं। एक आधुनिक दृष्टिकोण से सामान्य अनुरूप परिपथ सिम्युलेटर स्पाइस का उपयोग एक उन्नत प्रतिरोधान्तरित्र मॉडल के साथ अवधाव भंग अनुकरण का समर्थन करना है, जो मूल स्पाइस प्रतिरोधान्तरित्र मॉडल नहीं करता है। ऐसे मॉडलों के उदाहरण पेपर में वर्णित हैं केशावर्ज़,, राने & कैंपबेल (1993) और पेपर में क्लोस्टरमैन & डी ग्रेफ (1989) में वर्णित हैं: उत्तरार्द्ध मेक्स्ट्राम [1] मॉडल का विवरण है, जो धारा में कुछ अर्धचालक उद्योगों द्वारा उनके द्विध्रुवी संधि प्रतिरोधान्तरित्र को चिह्नित करने के लिए उपयोग किया जाता है।

एक ग्राफिकल विधि

स्पिरिटो (1968) और स्पिरिटो (1971) के संदर्भ में हिमस्खलन ट्रांजिस्टर के व्यवहार का अध्ययन करने के लिए एक ग्राफिकल विधि प्रस्तावित की गई थी: उपकरण के के स्थिर व्यवहार को प्लॉट करने के लिए विधि को पहले व्युत्पन्न 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 प्रतिरोधान्तरित्र परिपथ डिजाइन करने के लिए उपयोग की जाने वाली ग्राफिकल विधियों की तत्परता कों बनाये रखती है।

अनुप्रयोग

हिमस्खलन प्रतिरोधान्तरित्र मुख्य रूप से तेज स्पंद जनित्र के रूप में उपयोग किए जाते हैं, एक नैनोसेकंद और उच्च आउटपुट वोल्टेज और विद्युत प्रवाह से कम समय और गिरावट के समय होते हैं। वे कभी-कभी सूक्ष्म तरंग आवृत्ति विस्तार में प्रवर्धक के रूप में उपयोग किए जाते हैं, बल्कि 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 अर्धचालक क्रिस्टल जालक में परमाणुओं के प्रभाव आयनीकरण के परिणामस्वरूप आधार संग्राही जंक्शन के माध्यम से बहने वाले प्रवाह के हिमस्खलन गुणन पर निर्भर करता है। अर्धचालक्स में अवधाव भंग ने दो बुनियादी कारणों से स्विचिंग परिपथ में अनुप्रयोग पाया है

• यह हिमस्खलन गुणन के कारण पिकोसेकंड विस्तार में बहुत कम समय में धारा बनाता है इसके बाद उच्च स्विचिंग गति प्रदान कर सकता है।
• यह बहुत उच्च आउटपुट धाराएँ प्रदान कर सकता है, क्योंकि बड़ी धाराओं को हिमस्खलन गुणन के कारण बहुत लोगों द्वारा नियंत्रित किया जा सकता है।

इस खंड में जिन दो परिपथों पर विचार किया गया है, वे स्विचिंग उद्देश्यों के लिए हिमस्खलन प्रतिरोधान्तरित्र परिपथ के सबसे सरल उदाहरण हैं: दोनों विस्तृत उदाहरण एकस्थितिक बहुकंपित्र हैं। साहित्य में कई और जटिल परिपथ हैं, उदाहरण के लिए रोहर (1963) और डायकोनोव (डायकोनोव) (1973) की किताबों में।

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

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

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

*संकलनकर्ता ट्रिगरिंग इनपुट परिपथ: इनपुट ट्रिगर संकेत संकलनकर्ता को एक तेज स्विचिंग डायोड के माध्यम से सिंचित किता जाता है $D_{S}$, संभवतः स्पंद संरूपण नेटवर्क द्वारा आकार लेने के बाद। हिमस्खलन प्रतिरोधान्तरित्र को चलाने का यह विधि 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 के तहत अधिक रैखिक रूप से व्यवहार करता है। इसके परिणामस्वरूप, इनपुट से आउटपुट में प्रसार विलंब का समय बहुत छोटा है और लगभग नियंत्रण वोल्टेज के मूल्य से 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 करना बहुत मुश्किल होता है, इसलिए यह आधुनिक हिमस्खलन प्रतिरोधान्तरित्र परिपथ में संभवतः ही कभी देखा जाता है।

• आधार 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 प्रतिरोधान्तरित्र को चलाने का यह विधिपहली पीढ़ी के परिपथ में अपेक्षाकृत कम नियोजित था क्योंकि आधार 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 प्रतिरोधान्तरित्र 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 प्रतिरोधान्तरित्र 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 प्रतिरोधान्तरित्र 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 प्रतिरोधान्तरित्र एमिटर-युग्मित तर्क है | उत्सर्जक-युग्मित एक हिमस्खलन प्रतिरोधान्तरित्र का संक्षेप में वर्णन किया गया है।

नीचे वर्णित दो हिमस्खलन पल्सर दोनों आधार ट्रिगर हैं और दो आउटपुट हैं। चूंकि प्रयुक्त उपकरण एक एनपीएन प्रतिरोधान्तरित्र है, $V_{out1}$ जबकि एक सकारात्मक जा रहा उत्पादन है $V_{out2}$ एक नकारात्मक जाने वाला आउटपुट है: PNP प्रतिरोधान्तरित्र 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 $\scriptstyle TL_{t_{f}}$ (अर्थात ऊर्जा भंडारण घटक) रूपांतरण के बाद। स्थिर संग्राहक धारा को सीमित करने के लिए इसमें सामान्यतौर 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 सामान्यतौर पर पेटेंट कराया जाता है, इसलिए वे शायद ही कभी मुख्यधारा के एप्लिकेशन परिपथ में पाए जाते हैं।

• कैपेसिटर डिस्चार्ज हिमस्खलन पल्सर: हिमस्खलन प्रतिरोधान्तरित्र के आधार 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। धारा 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 धारा कैपेसिटर के आकार पर निर्भर करता है $C_{T}$: जब इसका मान कुछ सौ पिकोफैरड से अधिक हो जाता है, तो प्रतिरोधान्तरित्र दूसरे भंजन हिमस्खलन विधि में चला जाता है, और शिखर धाराएं कई एम्पीयर के मान तक पहुंच जाती हैं।
• ट्रांसमिशन लाइन हिमस्खलन पल्सर: हिमस्खलन प्रतिरोधान्तरित्र के आधार लीड पर लागू ट्रिगर संकेत संकलनकर्ता और उत्सर्जकलीड के बीच हिमस्खलन भंजन का कारण बनता है। संकलनकर्ता धारा का तेजी से बढ़ने का समय लगभग उसी आयाम की एक धारा स्पंद जनित्र 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 प्रतिरोधान्तरित्र 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 प्रतिरोधान्तरित्र 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 प्रतिरोधान्तरित्र पल्सर।

सरलीकृत संचरण लाइन हिमस्खलन प्रतिरोधान्तरित्र 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. आधार 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 प्रतिरोधान्तरित्र 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, संचालन 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 प्रतिरोधान्तरित्र 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 प्रतिरोधान्तरित्र से भिन्न भौतिक संरचना की आवश्यकता होती है। नियंत्रित हिमस्खलन ट्रांजिट-टाइम ट्रायोड (सीएटीटी), जिसे सूक्ष्म तरंग 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 प्रतिरोधान्तरित्र की तुलना में अधिक होता है। धारा प्रवर्धन तंत्र हिमस्खलन प्रतिरोधान्तरित्र के समान होता है, अर्थात प्रभाव आयनीकरण द्वारा वाहक पीढ़ी, किन्तु आईएमपीएटीटी डायोड और टीआरएपीएटीटी 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 प्रतिरोधान्तरित्र के सिद्धांत को पूरी तरह से पेपर में वर्णित किया गया है एशबैक, से पुआन & तंत्रापोर्न (1976), जो यह भी दर्शाता है कि यह अर्धचालक उपकरण संरचना सूक्ष्म तरंग 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 प्रतिरोधान्तरित्र परिचय भी है। चूँकि,इसका व्यापक रूप से उपयोग नहीं किया जाता है क्योंकि इसे ठीक से काम करने के लिए 200 वोल्ट से अधिक वोल्टेज की आवश्यकता होती है, जबकि गैलियम आर्सेनाइड या अन्य यौगिक अर्धचालक क्षेत्र प्रभाव प्रतिरोधान्तरित्र काम करने में समान प्रदर्शन प्रदान करते हैं। एक समान उपकरण संरचना, कागज कैरल & विंस्टनले (1974) में इसी अवधि में कमोबेश प्रस्तावित थी, आईएमपीआईएसटीओआर जों आईएमपीएटीटी आधार संग्राही जंक्शन के साथ एक ट्रांजिस्टर था।

File:CATT amplifier.png

CATT सूक्ष्म तरंग 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 प्रतिरोधान्तरित्र 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 प्रतिरोधान्तरित्र परिपथ के सिद्धांत और अनुप्रयोगों पर काम कर रहे एक शोधकर्ता।

श्रेणी:प्रतिरोधान्तरित्र प्रकार