हिमस्खलन ट्रांजिस्टर

हिमस्खलन ट्रांजिस्टर एक द्विध्रुवी जंक्शन ट्रांजिस्टर है जिसे कलेक्टर-टू-एमिटर ब्रेकडाउन वोल्टेज से परे इसके कलेक्टर-करंट/कलेक्टर-टू-एमिटर वोल्टेज विशेषताओं के क्षेत्र में ऑपरेशन के लिए डिज़ाइन किया गया है, जिसे हिमस्खलन टूटना रीजन' कहा जाता है। इस क्षेत्र को हिमस्खलन टूटने की विशेषता है, जो गैसों के लिए टाउनसेंड डिस्चार्ज और नकारात्मक अंतर प्रतिरोध के समान एक घटना है। हिमस्खलन ब्रेकडाउन क्षेत्र में संचालन को हिमस्खलन-मोड ऑपरेशन कहा जाता है: यह हिमस्खलन ट्रांजिस्टर को nanosecond वृद्धि समय और गिरावट के समय (संक्रमण समय) से कम के साथ बहुत उच्च धाराओं को स्विच 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 हाई-स्पीड स्विच 2N2369 के 82% नमूने, जिम विलियम्स (एनालॉग डिज़ाइनर) के रूप में 90V बिजली की आपूर्ति का उपयोग करते हुए, 350 ps या उससे कम के वृद्धि समय के साथ हिमस्खलन टूटने वाली दालों को उत्पन्न करने में सक्षम थे। ) लिखता है।

इतिहास
हिमस्खलन ट्रांजिस्टर से संबंधित पहला पेपर था. यह पेपर हिमस्खलन ब्रेकडाउन क्षेत्र में मिश्र मिश्र धातु जंक्शन [[ट्रांजिस्टर]] का उपयोग करने का वर्णन करता है ताकि गति और ब्रेकडाउन वोल्टेज सीमाओं को दूर किया जा सके, जो पहले के कंप्यूटर डिजिटल सर्किट में उपयोग किए जाने पर इस तरह के ट्रांजिस्टर के पहले मॉडल को प्रभावित करते थे। इसलिए, हिमस्खलन ट्रांजिस्टर का सबसे पहला अनुप्रयोग स्विचिंग सर्किट और मल्टीवाइब्रेटर में था। हिमस्खलन ट्रांजिस्टर की शुरूआत ने हिमस्खलन गुणन गुणांक के लिए मिलर के अनुभवजन्य सूत्र के अनुप्रयोग के रूप में भी कार्य किया। $$M$$, पहले कागज में पेश किया. हिमस्खलन ब्रेकडाउन क्षेत्र में ट्रांजिस्टर व्यवहार को बेहतर ढंग से समझने की आवश्यकता, न केवल हिमस्खलन मोड में उपयोग के लिए, अर्धचालकों में प्रभाव आयनीकरण पर एक व्यापक शोध को जन्म दिया (देखें ).

1960 के दशक की शुरुआत से 1970 के दशक की पहली छमाही तक, कई हिमस्खलन-ट्रांजिस्टर सर्किट प्रस्तावित किए गए थे। हिमस्खलन ब्रेकडाउन क्षेत्र में उपयोग के लिए सबसे उपयुक्त द्विध्रुवी जंक्शन ट्रांजिस्टर का अध्ययन किया गया। एक संपूर्ण संदर्भ, जिसमें पूर्व-USSR और COMECON देशों के वैज्ञानिकों का योगदान भी शामिल है, की पुस्तक है.

नियंत्रित अवलांच ट्रांजिट टाइम ट्रायोड (सीएटीटी) नामक एक रैखिक एम्पलीफायर के रूप में हिमस्खलन ट्रांजिस्टर का पहला अनुप्रयोग वर्णित किया गया था. एक समान उपकरण, जिसका नाम इम्पिस्टोर है, को कमोबेश उसी अवधि में के पेपर में वर्णित 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 है, जो पारंपरिक हिमस्खलन ट्रांजिस्टर की तुलना में कई दसियों एम्पेयर  के विद्युत प्रवाह को तेजी से स्विच करने में सक्षम है।

स्थिर हिमस्खलन क्षेत्र विशेषताएँ
इस खंड में, $$I_C-V_{CE}$$ हिमस्खलन ट्रांजिस्टर की स्थिर विशेषता की गणना की जाती है। सादगी के लिए, केवल एक एनपीएन डिवाइस पर विचार किया जाता है: हालांकि, वही परिणाम पीएनपी डिवाइस 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. चूंकि हिमस्खलन ब्रेकडाउन गुणा केवल कलेक्टर-बेस जंक्शन में मौजूद है, गणना का पहला चरण कलेक्टर वर्तमान को विभिन्न घटक धाराओं के योग के रूप में निर्धारित करना है, हालांकि कलेक्टर 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 कलेक्टर वर्तमान से संतुष्ट होता है $$I_C$$
 * $$I_C=I_E-I_B\,$$

जबकि द्विध्रुवी जंक्शन 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 के लिए दो सूत्रों की बराबरी करना $$I_C$$ निम्नलिखित परिणाम देता है
 * $$I_B$$ आधार धारा है,
 * $$I_{CBO}$$ कलेक्टर-बेस रिवर्स लीकेज करंट है,
 * $$I_E$$ उत्सर्जक धारा है,
 * $$\beta$$ ट्रांजिस्टर का आम उत्सर्जक वर्तमान लाभ 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 मोड ऑपरेशन में यह सबसे महत्वपूर्ण पैरामीटर है: इसकी अभिव्यक्ति निम्नलिखित है


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

कहाँ
 * $$BV_{CBO}$$ कलेक्टर-बेस ब्रेकडाउन वोल्टेज है,
 * $$n$$ कलेक्टर-बेस जंक्शन के ट्रांजिस्टर और डोपिंग प्रोफ़ाइल  के निर्माण के लिए उपयोग किए जाने वाले अर्धचालक के आधार पर एक स्थिरांक है,
 * $$V_{CB}$$ कलेक्टर-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-एमिटर 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 कलेक्टर 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 $$BV_{CEO}$$ कलेक्टर-एमिटर ब्रेकडाउन वोल्टेज 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: हालांकि, विवरण यहां नहीं दिए गए हैं।

विभेदक गतिशील मॉडल
यहां वर्णित अंतर गतिशील मोड, जिसे छोटा सिग्नल मॉडल भी कहा जाता है, हिमस्खलन ट्रांजिस्टर का एकमात्र आंतरिक छोटा सिग्नल 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। हालाँकि, विद्युत सर्किट  को साकार करते समय, उन मापदंडों का बहुत महत्व होता है। विशेष रूप से, हिमस्खलन ट्रांजिस्टर सर्किट के उच्च गति प्रदर्शन को संरक्षित करने के लिए कलेक्टर और एमिटर लीड के साथ श्रृंखला में आवारा अधिष्ठापन को कम किया जाना चाहिए। इसके अलावा, यह समतुल्य सर्किट उपयोगी है जब हिमस्खलन ट्रांजिस्टर के व्यवहार का वर्णन समय पर अपनी बारी के पास होता है, जहां कलेक्टर धाराएं और वोल्टेज अभी भी उनके पूर्वाग्रह बिंदु के पास हैं: वास्तविक सर्किट में यह समय स्थिरांक की गणना की अनुमति देता है और इसलिए वृद्धि और गिरावट के समय की $$V_{CE}$$ तरंग। हालांकि, हिमस्खलन ट्रांजिस्टर स्विचिंग सर्किट आंतरिक रूप से बड़े सिग्नल सर्किट 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.

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 सर्किट  किया जा सकता है। प्रत्येक हिमस्खलन ट्रांजिस्टर सर्किट में, आउटपुट सिग्नल कलेक्टर या उत्सर्जक से लिया जाता है: इसलिए हिमस्खलन क्षेत्र में काम करने वाले हिमस्खलन ट्रांजिस्टर के छोटे सिग्नल मॉडल | छोटे-सिग्नल अंतर मॉडल को हमेशा कलेक्टर-एमिटर 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 शामिल हैं। उन दोनों मापदंडों का परिमाण और संकेत बेस करंट द्वारा नियंत्रित होते हैं $$I_B$$: चूँकि बेस-कलेक्टर और बेस-एमिटर जंक्शन दोनों ही मौन अवस्था में व्युत्क्रमानुपाती होते हैं, बेस इनपुट का समतुल्य सर्किट बेस-एमिटर और बेस-कलेक्टर जंक्शन कैपेसिटेंस द्वारा शंट किया गया करंट जेनरेटर होता है और इसलिए इसका विश्लेषण नहीं किया जाता है।. मूल समतुल्य छोटे सिग्नल सर्किट 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 $$V_{CE}$$ कलेक्टर वर्तमान के संबंध में $$I_C$$, एक निरंतर बेस करंट के लिए $$I_B$$
 * $$r_{Ace}=\frac{\partial{V_{CE}}}{\partial{I_C}}\Bigg|_{I_B=const.}$$


 * $$C_{Ace}$$ कलेक्टर-एमिटर एवलांच 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 सर्किट अस्थिर है। यह सर्किट के विस्मयकारी मल्टीवीब्रेटर व्यवहार का सैद्धांतिक औचित्य है जब $$V_{CC}$$ वोल्टेज कुछ महत्वपूर्ण स्तर पर उठाया जाता है।

दूसरा ब्रेकडाउन हिमस्खलन मोड
जब कलेक्टर करंट डेटा शीट की सीमा से ऊपर उठ जाता है $$I_{CMAX}$$ एक नया ब्रेकडाउन मैकेनिज्म महत्वपूर्ण हो जाता है: दूसरा ब्रेकडाउन। यह घटना द्विध्रुवी जंक्शन ट्रांजिस्टर के बेस-एमिटर क्षेत्र में कुछ बिंदुओं (द्वितीय ब्रेकडाउन) 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 ब्रेकडाउन के बिना, क्योंकि उनकी उपस्थिति सिलिकॉन के शोधन की तकनीक से संबंधित है। इस प्रक्रिया के दौरान, धातुओं की बहुत छोटी लेकिन 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 तरीके से मौजूद है। जबकि यह घटना सामान्य तरीके से काम कर रहे बाइपोलर जंक्शन ट्रांजिस्टर के लिए विनाशकारी है, इसकी समय अवधि को सीमित करके हिमस्खलन मोड में काम करने वाले डिवाइस की वर्तमान और वोल्टेज सीमा को आगे बढ़ाने के लिए इसका उपयोग किया जा सकता है: डिवाइस की स्विचिंग गति भी नकारात्मक रूप से प्रभावित नहीं होता है। दूसरे ब्रेकडाउन शासन में काम कर रहे हिमस्खलन ट्रांजिस्टर सर्किट का एक स्पष्ट विवरण कुछ उदाहरणों के साथ पेपर में पाया जा सकता है.

संख्यात्मक सिमुलेशन
हिमस्खलन ट्रांजिस्टर विद्युत सर्किट  आंतरिक रूप से बड़े सिग्नल सर्किट होते हैं, इसलिए ऐसे सर्किट पर लागू होने पर छोटे सिग्नल 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  जो पुस्तक पर निर्भर करता है, सर्किट 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 काफी सटीक और सरल हैं। हालांकि, ये विधियां ब्रेकडाउन 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 सर्किट सिम्युलेटर  मसाला  का उपयोग एक उन्नत ट्रांजिस्टर मॉडल के साथ हिमस्खलन ब्रेकडाउन सिमुलेशन का समर्थन करना है, जो मूल स्पाइस ट्रांजिस्टर मॉडल नहीं करता है। ऐसे मॉडलों के उदाहरण पेपर में वर्णित हैं  और पेपर में : बाद वाला हिलाना का विवरण है  मॉडल, वर्तमान में कुछ अर्धचालक उद्योगों द्वारा उनके द्विध्रुवी जंक्शन 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 और : डिवाइस 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 सर्किट 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 मोड स्विचिंग सर्किट
हिमस्खलन मोड स्विचिंग हिमस्खलन ब्रेकडाउन पर निर्भर करता है # सेमीकंडक्टर क्रिस्टल जाली में परमाणुओं के प्रभाव आयनीकरण के परिणामस्वरूप कलेक्टर-बेस जंक्शन के माध्यम से बहने वाली विद्युत प्रवाह की हिमस्खलन प्रक्रिया। सेमीकंडक्टर्स में हिमस्खलन ब्रेकडाउन ने दो बुनियादी कारणों से स्विचिंग सर्किट में आवेदन पाया है इस खंड में जिन दो सर्किटों पर विचार किया गया है, वे स्विचिंग उद्देश्यों के लिए हिमस्खलन ट्रांजिस्टर सर्किट के सबसे सरल उदाहरण हैं: दोनों विस्तृत उदाहरण मोनोस्टेबल मल्टीवीब्रेटर हैं। साहित्य में कई और जटिल सर्किट हैं, उदाहरण के लिए किताबों में और.
 * 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।

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

*कलेक्टर ट्रिगरिंग इनपुट सर्किट: इनपुट ट्रिगर सिग्नल कलेक्टर 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 सर्किट में बड़े पैमाने पर नियोजित किया गया था क्योंकि कलेक्टर नोड में उच्च प्रतिबाधा और कलेक्टर क्षमता भी होती है। $$C_{ob}$$ बड़े सिग्नल शासन के तहत काफी 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। हालांकि, इस ट्रिगर सर्किट 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 सर्किट में शायद ही कभी देखा जाता है।
 * बेस ट्रिगरिंग इनपुट सर्किट: इनपुट ट्रिगर सिग्नल 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 सर्किट में अपेक्षाकृत कम नियोजित था क्योंकि बेस नोड में अपेक्षाकृत कम विद्युत प्रतिबाधा और एक इनपुट समाई होती है। $$C_{ib}$$ जो बड़े सिग्नल शासन के तहत अत्यधिक गैर-रैखिक है (वास्तव में, यह घातीय है): यह एक काफी बड़े, इनपुट वोल्टेज पर निर्भर, विलंब समय का कारण बनता है, जिसका पेपर में विस्तार से विश्लेषण किया गया था . हालांकि, फ़ीड डायोड के लिए आवश्यक उलटा वोल्टेज कलेक्टर ट्रिगर इनपुट सर्किट 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 सर्किट में नियोजित ड्राइवर सर्किट 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 $$V_E$$, लेकिन यह विन्यास साहित्य और व्यावहारिक परिपथों में शायद ही कभी देखा जाता है।: संदर्भ में, पैराग्राफ 3.2.4 ट्रिगर सर्किट एक ऐसे विन्यास का वर्णन किया गया है, जहां हिमस्खलन ट्रांजिस्टर का उपयोग एक जटिल पल्सर के ट्रिगर सर्किट के हिस्से के रूप में किया जाता है, जबकि संदर्भ में एक संतुलित स्तर का विवेचक जहां एक सामान्य द्विध्रुवी जंक्शन 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. 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 सर्किट से बदल दिया जाता है जो ऊर्जा भंडारण घटकों को तेजी से चार्ज करने में सक्षम होता है। हालाँकि इस तरह के सर्किट का आमतौर पर पेटेंट कराया जाता है, इसलिए वे शायद ही कभी मुख्यधारा के एप्लिकेशन सर्किट में पाए जाते हैं।


 * कैपेसिटर डिस्चार्ज हिमस्खलन पल्सर: हिमस्खलन ट्रांजिस्टर के बेस लीड पर लागू ट्रिगर सिग्नल कलेक्टर और एमिटर लीड के बीच हिमस्खलन टूटने 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 सर्किट # टाइम-डोमेन विचार नहीं है, लेकिन एक जटिल व्यवहार है जो हिमस्खलन तंत्र पर निर्भर करता है: हालांकि 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 ब्रेकडाउन हिमस्खलन मोड 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 सिग्नल कलेक्टर और एमिटर लीड के बीच हिमस्खलन टूटने का कारण बनता है। कलेक्टर 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 कलेक्टर 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।

उनके ट्रिगर इनपुट सर्किट और को हटाकर उन सर्किट को विस्मयकारी मल्टीविब्रेटर में बदलना संभव है पहली प्रक्रिया का एक विस्तृत उदाहरण संदर्भ में वर्णित है. हिमस्खलन मोड बाइस्टेबल मल्टीवाइब्रेटर को महसूस करना भी संभव है, लेकिन 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 हिमस्खलन ब्रेकडाउन शासन में लगातार काम करता है, और यह गंभीर समस्याएं दे सकता है शक्ति अपव्यय और उपकरण संचालन जीवन के दृष्टिकोण से।
 * 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।

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 मोड प्रवर्धन हिमस्खलन गुणन पर हिमस्खलन मोड स्विचिंग के रूप में निर्भर करता है। हालांकि, ऑपरेशन के इस तरीके के लिए, यह आवश्यक है कि मिलर का हिमस्खलन गुणन गुणांक $$M$$ बड़े आउटपुट वोल्टेज झूलों के लिए लगभग स्थिर रखा जाना चाहिए: यदि यह स्थिति पूरी नहीं होती है, तो आउटपुट सिग्नल पर महत्वपूर्ण आयाम विरूपण उत्पन्न होता है। फलस्वरूप,


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

इन 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 एम्पलीफायर के लिए डिज़ाइन किया गया है, में बेस और कलेक्टर क्षेत्रों के बीच काफी बड़ा हल्का-डोपिंग (सेमीकंडक्टर) क्षेत्र है, जिससे डिवाइस को कलेक्टर-एमिटर ब्रेकडाउन वोल्टेज मिलता है। $$BV_{CEO}$$ एक ही ज्यामिति के द्विध्रुवी ट्रांजिस्टर की तुलना में काफी अधिक। वर्तमान प्रवर्धन तंत्र हिमस्खलन ट्रांजिस्टर के समान है, अर्थात प्रभाव आयनीकरण द्वारा वाहक पीढ़ी, लेकिन 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 कलेक्टर-टू-एमिटर 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, जो यह भी दर्शाता है कि यह अर्धचालक उपकरण संरचना माइक्रोवेव शक्ति प्रवर्धन के लिए उपयुक्त है। यह कई गीगाहर्ट्ज़ की आवृत्ति पर कई वाट रेडियो आवृत्ति शक्ति प्रदान कर सकता है और इसमें एक नियंत्रण टर्मिनल, द्विध्रुवी जंक्शन ट्रांजिस्टर#परिचय भी है। हालांकि, 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 , IMPATT डायोड कलेक्टर-बेस जंक्शन के साथ एक ट्रांजिस्टर होने के नाते IMPISTOR था।



यह भी देखें

 * हिमस्खलन डायोड

संदर्भ

 * . A clear description of avalanche transistor circuits working in the second breakdown region (restricted access): however, a copy from the author's website is available here.
 * . The first article describing the working principles and potential applications of the CATT (restricted access).
 * . Sections 3.1.5 "Avalanche transistors", 3.2 and 3.4 "Trigger circuits containing avalanche transistors".
 * . Mainly sections 6.9, 6.10, 12.10, 13,16, 13.17.
 * . Chapter 9 "Avalanche mode switching".
 * The ZTX413 Avalanche Transistor Zetex Semiconductor Design Note 24, October 1995.
 * The ZTX413 Avalanche Transistor Zetex Semiconductor Data Sheet, March 1994.
 * The ZTX415 Avalanche Mode Transistor Zetex Semiconductors Application Note 8, January 1996.

ग्रन्थसूची

 * . The first paper analyzing the use of bipolar junction transistors in the avalanche region.
 * . A paper containing an accurate analysis of the avalanche breakdown phenomenon in planar pn-junctions, as those found in almost all modern transistors.
 * . The paper where the above formula for the avalanche multiplication coefficient M first appeared (restricted access).
 * (Zipped djvu format). "Avalanche transistors and their application in pulse circuits" is a very scarce book worth a look, especially for the Russian reader: in-dept coverage of the theory of avalanche transistor, analysis of practical circuits, and a rich bibliography of 125 titles.
 * . "Avalanche transistors and tyristors. Theory and applications": a recent book on the same subject.

सिद्धांत

 * . CATT के समान अर्धचालक उपकरण, IMPISTOR का प्रस्ताव और वर्णन करने वाला एक पेपर।
 * . कंप्यूटर बीजगणित प्रोग्राम मेथेमेटिका  का उपयोग करके डायोड और ट्रांजिस्टर की वोल्ट-एम्परोमेट्रिक विशेषता का विश्लेषण करने वाला एक पेपर।
 * . कंप्यूटर बीजगणित प्रोग्राम मेथेमेटिका का उपयोग करके एक हिमस्खलन ट्रांजिस्टर विश्राम दोलक के डिजाइन के बारे में एक पेपर
 * . हिमस्खलन ट्रांजिस्टर सर्किट के बुनियादी भौतिक सिद्धांतों का संक्षिप्त विवरण: शिक्षाप्रद और दिलचस्प लेकिन प्रतिबंधित पहुंच।
 * . हिमस्खलन क्षेत्र (प्रतिबंधित पहुंच) में पक्षपाती एक ट्रांजिस्टर की स्थिरता का एक सैद्धांतिक अध्ययन।
 * अमेरिकी ऊर्जा विभाग के वैज्ञानिक और तकनीकी सूचना कार्यालय से उपलब्ध है। स्पाइस सिमुलेशन में हिमस्खलन प्रभाव शामिल करने में सक्षम एक ट्रांजिस्टर मॉडल का वर्णन करने वाली एक रिपोर्ट।
 * . हिमस्खलन व्यवहार सिमुलेशन के दृष्टिकोण से मेक्स्ट्राम स्पाइस मॉडल का वर्णन करने वाला एक पेपर। Mextram होम पेज nxp.com NXP देखें यहां.
 * . हिमस्खलन प्रभाव (प्रतिबंधित पहुंच) सहित द्विध्रुवी सर्किट सिमुलेशन के लिए एक ट्रांजिस्टर मॉडल का वर्णन करने वाला एक पेपर।
 * जोचेन रिक्स हिमस्खलन-ट्रांजिस्टर (जर्मन में)। हिमस्खलन ट्रांजिस्टर के कार्य सिद्धांतों का एक संक्षिप्त विवरण, पाठ्यक्रम का हिस्सा Impulsschaltungen F-Praktikum EXP 10, जून 1996, Fachschaft फिजिक यूनी डसेलडोर्फ।
 * . हिमस्खलन ट्रांजिस्टर (प्रतिबंधित पहुंच) की स्थिर विशेषता को प्लॉट करने के लिए एक ग्राफिकल विधि का प्रस्ताव करने वाला एक पेपर।
 * . पूर्ववर्ती कार्य (प्रतिबंधित पहुंच) में प्रस्तावित ग्राफिकल विधि द्वारा हिमस्खलन ट्रांजिस्टर के अध्ययन को आगे बढ़ाने वाला एक पेपर।
 * . संख्यात्मक विश्लेषण (प्रतिबंधित पहुंच) के माध्यम से हिमस्खलन ट्रांजिस्टर के ट्रिगर विलंब समय का विश्लेषण करने वाला एक पेपर।
 * . एक पेपर जहां हिमस्खलन ट्रांजिस्टर के व्यवहार का एक विश्लेषणात्मक मॉडल उपयुक्त सन्निकटन (प्रतिबंधित पहुंच) के बाद प्राप्त होता है।

अनुप्रयोग

 * . श्रृंखला से जुड़े हिमस्खलन ट्रांजिस्टर सर्किट का उपयोग करके निर्मित एक स्ट्रीक कैमरा के लिए एक तेज़ स्वीप जनरेटर का वर्णन करने वाला एक पेपर।
 * . नमूना आस्टसीलस्कप के डिजाइन के लिए हिमस्खलन ट्रांजिस्टर के अनुप्रयोग का वर्णन करने वाला एक पेपर: उपलब्ध सार, पूर्ण पेपर प्रतिबंधित पहुंच है।
 * . अमेरिकी ऊर्जा विभाग के वैज्ञानिक और तकनीकी सूचना कार्यालय से उपलब्ध है। Pockels cells Q-switching|Q-switches के लिए ड्राइवर के डिजाइन का वर्णन करने वाली एक रिपोर्ट।
 * . हिमस्खलन ट्रांजिस्टर मल्टीवीब्रेटर#एस्टेबल मल्टीवाइब्रेटर सर्किट के स्कीमेटिक्स, वेवफॉर्म और लेआउट की तस्वीरों के साथ जिम विलियम्स के लीनियर टेक्नोलॉजी एप्लीकेशन नोट AN72 और AN94 से प्रेरित एक प्रोजेक्ट।
 * . तकनीकी शोध प्रबंध प्रौद्योगिकी संकाय की सहमति से प्रस्तुत किया गया। लेज़र  टीओएफ (उड़ान का समय) राडार और हिमस्खलन ट्रांजिस्टर पल्सर का उपयोग करके इसके निर्माण का वर्णन करने वाला एक डॉक्टरेट शोध प्रबंध।
 * (प्रीप्रिंट संस्करण यहां)। हिमस्खलन ट्रांजिस्टर पल्सर और लेजर रडार में लेजर ड्राइवर के रूप में इसके उपयोग का वर्णन करने वाला एक पेपर।
 * NXP Mextram होम पेज Mextram बाइपोलर जंक्शन ट्रांजिस्टर स्पाइस के बारे में दस्तावेजों का एक बहुत समृद्ध भंडार हिमस्खलन ब्रेकडाउन व्यवहार सिमुलेशन में सक्षम मॉडल।
 * स्पंदित [[ लेज़र डायोड] SPL LLxx का संचालन], [https:/ /web.archive.org/web/20061017231031/http://catalog.osram-os.com/media/_en/Graphics/00018297_0.pdf स्पंदित लेजर डायोड का उपयोग करके रेंज फाइंडिंग] OSRAM ऑप्टो सेमीकंडक्टर्स GmbH एप्लीकेशन नोट्स, 2004-09- 10. हिमस्खलन ट्रांजिस्टर और अन्य प्रकार के ड्राइवरों का उपयोग करते हुए, लेजर डायोड के स्पंदित संचालन का वर्णन करते हुए OSRAM ऑप्टो सेमीकंडक्टर्स GmbH से दो एप्लिकेशन नोट्स।
 * . श्रृंखला से जुड़े हिमस्खलन ट्रांजिस्टर सर्किट के बैंकों के प्रदर्शन को बढ़ाने के लिए एक विधि का वर्णन करने वाला एक पेपर।
 * (पीडीएफ कॉपी के लिए यहां देखें)। बहुत तेज़ परिचालन एम्पलीफायरों की स्लीव-रेट का परीक्षण करने के लिए हिमस्खलन ट्रांजिस्टर प्री-ट्रिगर पल्स जनरेटर के निर्माण और प्रदर्शन का वर्णन करने वाला एक विस्तृत पेपर। स्लीव रेट वेरिफिकेशन फॉर वाइडबैंड एम्पलीफायर्स - द टैमिंग ऑफ द स्लीव शीर्षक के तहत भी दिखाई दिया, आवेदन नोट AN94, रैखिक प्रौद्योगिकी, मई 2003। एक ही लेखक से भी देखें, लीनियर टेक्नोलॉजी एप्लिकेशन नोट AN47, D4138 हाई स्पीड एम्पलीफायर तकनीक, अगस्त 1991, जहां होल्मे द्वारा वर्णित के समान एक विस्मयकारी सर्किट परिशिष्ट डी, पृष्ठ 93-95 में विस्तृत है।

विभिन्न

 * आर। नेवादा विश्वविद्यालय, लास वेगास में जैकब बेकर अकादमिक वेब पेज। हिमस्खलन ट्रांजिस्टर के सिद्धांत और अनुप्रयोगों में योगदानकर्ता।
 * 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 सर्किट के सिद्धांत और अनुप्रयोगों पर काम कर रहे एक शोधकर्ता।

श्रेणी:ट्रांजिस्टर प्रकार