Was ist Schwellenspannung?

Die Schwellenspannung ist der Punkt, an dem ein elektrisches Gerät so eingestellt ist, dass es eine seiner Operationen aktiviert. Dies tritt normalerweise innerhalb eines Transistors auf, der die Stromquelle kontinuierlich auf Änderungen überwacht und diejenigen ignoriert, die schwach sind oder versehentlich durch das System lecken. Sobald die Ladung des eingehenden Stroms ausreicht, um den voreingestellten Standard zu erfüllen, wird die Schwellenspannung erreicht und Strom kann durch das Gerät fließen, um es zu aktivieren. Alles unter dem vordefinierten Schwellenwert wird eingeschlossen und als Phantomladung behandelt.

Obwohl die Bestimmung der Schwellenspannung in einem Gerät mit einem einzigen Schaltkreis relativ einfach und unkompliziert erscheinen mag, erfordert moderne Elektronik eine ziemlich komplexe mathematische Formel, um die verschiedenen Schwellen einzustellen und zu regulieren. Ein Gerät wie beispielsweise ein Geschirrspüler kann so programmiert werden, dass es je nach den täglichen Anforderungen des Benutzers 20 oder mehr Funktionen ausführt, und jede einzelne Phase, in die es eintritt, wird durch eine elektrische Ladung aktiviert. Diese subtilen Änderungen der Leistung ermöglichen es dem Gerät zu wissen, wann mehr Wasser hinzugefügt werden muss, wann der Trocknungsmechanismus aktiviert werden muss oder wie schnell die Reinigungsdüsen rotieren müssen. Jede dieser Aktivitäten ist auf eine separate Schwellenspannung eingestellt. Wenn also mehrere Elemente gleichzeitig aktiviert werden müssen, ist viel Planung erforderlich, um einen ordnungsgemäßen Betrieb sicherzustellen. Die Gleichung zur Berechnung der Schwellenspannung ist die Summe aus der statischen Spannung plus dem doppelten Bulk-Potential und der Spannung über dem Oxid.

Eine Schwellenspannung wird normalerweise mit einer dünnen Inversionsschicht aufgebaut, die den isolierenden und den eigentlichen Körper eines Transistors trennt. Winzige positiv geladene Löcher bedecken die Oberfläche dieser Region, und wenn Strom angelegt wird, werden die Partikel in diesen Hohlräumen abgestoßen. Sobald der Strom sowohl im inneren als auch im äußeren Bereich ausgeglichen ist, ermöglicht der Transponder eine Freisetzung der Energie, um den Stromkreis zu vervollständigen, der den Prozess aktiviert. Dieser gesamte Prozess ist innerhalb von Millisekunden abgeschlossen, und der Transistor überprüft ständig, ob der fließende Strom gerechtfertigt ist, und verbraucht die Leistung, wenn dies nicht der Fall ist.

Ein anderer Begriff, der verwendet wird, wenn es um Transponder geht, ist die Schwellenspannung von Metalloxid-Halbleiter-Feldeffekttransistoren (MOSFET). Diese leitfähigen Schalter sind ähnlich wie im obigen Beispiel entweder mit positiven oder negativen Ladungen ausgelegt und sie sind der häufigste Transistortyp in analogen oder digitalen Geräten. MOSFET-Transistoren wurden ursprünglich 1925 vorgeschlagen und bis in die 1970er Jahre aus Aluminium hergestellt, als Silizium als brauchbarere Alternative entdeckt wurde.