Als Avalanche-Transistor bezeichnet man einen bipolaren Transistor, dessen Kollektor-Basis-Strecke im Durchbruchbereich betrieben wird. Es treten dann negative differentielle Widerstände des Schaltelementes auf, siehe Abb. 1. Dadurch ergeben sich beim Durchbruch sehr steile Schaltflanken, die Anstiegsgeschwindigkeiten von einigen hundert Volt pro Nanosekunde ermöglichen.
Betrachtet man zunächst den Fall des offenen Emitters, so muß der
Kollektorstrom
komplett über die Basis abfließen:
. Da die
CB-Strecke in Sperrichtung betrieben wird, erhält man einen lawinenartigen
Durchbruch dieser Strecke bei
. Bleibt die Basis offen, so
ist
.
hat die Wirkung, als würde ein äußerer Basisstrom
fließen. Dieser wird verstärkt und man erhält einen viel früheren Durchbruch des
Transistors bei
. Wird die Basis über den Widerstand
mit dem Emitter verbunden, ergibt sich die Kennlinie R, bei Kurzschluß von
Basis mit dem Emitter die Kennlinie S und bei negativer Vorspannung die
Kennlinie V (s. Abb. 1). Für den Fall mit Widerstand
fließt
bei geringem Emitterstrom der Pseudo-Basisstrom über
ab. Die
BE-Strecke sperrt und es ergibt sich der Fall des offenen Emitters. Steigt der
Strom weiter, so steigt auch
bis
. Nun tritt die
Stromverstärkung auf,
steigt weiter und man bewegt sich auf der
Kennlinie weiter nach oben.
Ausgelöst wird der Lawinendurchbruch durch einen positiven Impuls auf die Basis, siehe dazu Abbildungen 2 bis 4.
Abbildung 1: Fallende Ausgangskennlinien eines Avalanche-Transistors
Abbildung: Grundbeschaltung zur Untersuchung des Schaltverhaltens eines
Avalanche-Transistors. Für die Ausgangsspannung
und -strom
des
Generators G gilt bei t<0:
; bei t>0:
Abbildung: Spannungssprünge im Ausgangskennlinienfeld des Transistors in der
Schaltung von Abb. 2. Die Arbeitspunkte
bis
sind
ebenfalls in die Impulsdiagramme von Abb. 4 eingetragen
Abbildung: Impulsdiagramme der Schaltung von Abb. 2.
a) Kollektorstrom
als Funktion der Zeit t
b) zeitlicher Verlauf von Kollektorspannung
und
Kondensatorspannung