Was ist ein Avalanche-Transistor?

Der Lawinentransistor mit bipolarem Übergang oder einfach der Lawinentransistor ist dafür ausgelegt, im Bereich eines als Lawinendurchbruchbereich bekannten Funkübertragungssystems zu arbeiten. Dieser spezielle Bereich weist die Eigenschaften eines Lawinendurchbruchs auf, was bedeutet, dass eine Stoßionisation an Paaren von Elektronenlöchern auftritt und ein gewisser elektrischer Fluss im System auftritt. Ihr elektrisches Feld, das sich in der Verarmungszone einer Diode befindet, kann hoch sein, und die Elektronen, die in diese Zone eintreten, beschleunigen sich mit enormen Geschwindigkeiten. Die beschleunigten Elektronen können mit anderen Atomen kollidieren und Elektronen aus Bindungen mit anderen Atomen schlagen, um mehr Paare von Elektronenlöchern und folglich mehr Strom zu erzeugen. Dieser Effekt ähnelt dem Naturphänomen einer Lawine und ist der Grund für den Namen „Lawinentransistor“.

Diese Art von Transistor kann getriggert werden und unter verschiedenen Modi betrieben werden, einschließlich Lawinendurchbruch sowie Strommodusdurchbrüchen. Es kann verschiedene Erzeugungsarten verwenden, wie unter anderem schnell gepulst, optisch und elektrisch. Ein Lawinentransistor kann auch bei unterschiedlichen Funkfrequenzen arbeiten, die zwischen 0.5 und 3.0 Gigahertz (GHz) liegen, mit einem linearen Leistungsverstärker mit drei Anschlüssen. Der Leistungsverstärker gewinnt Leistung durch Lawinenmultiplikation, wobei der Kollektor des Verstärkers die Laufzeit nutzt. Obwohl die Reichweite viel kleiner ist, kann der Verstärker Frequenzen bis zu 10 GHz übertragen.

Das Avalanche-Transistormodell wird oft in einer Art von Funkübertragungssystem gesehen, das ein Spreizspektrum ist. Diskrete Komponenten von Frequenzsignalen fallen unter Rauschpegel und können von Standard-Radioempfangsgeräten nicht wahrgenommen werden. Die für die Kommunikation verwendeten Signale sind oft schmal und decken kein sehr breites Spektrum ab. Ein Avalanche-Transistor erweitert dieses Spektrum und eröffnet die Verfügbarkeit von Kommunikationssignalen zwischen dem 10- und 100-fachen der Standardverfügbarkeit. Die Energie dieser Signale ist jedoch deutlich niedriger als die Rauschpegel, insbesondere die der verfügbaren Standardkommunikationssignale.

Diese niedrige Energie, die Lawinentransistorsignale emittieren, ist vorteilhaft, da sie andere Signale oder den Betrieb elektronischer Komponenten nicht stört. Zusätzlich zu dieser Art von Ansatz werden Modulationen codierter Sequenzen verwendet, um Verbindungen von Kommunikationssignalen für andere Signale nicht störend zu machen. Die Modulationen können auch angepasst, manipuliert und ein- oder ausgeschaltet werden. Das Einschalten des Avalanche-Modus dieses Transistors ermöglicht es ihm, einen Schalter aus Halbleitermaterial zu betreiben, der von Verzögerungsleitungen oder anderen Stromquellen mit kurzer Dauer gespeist wird.