Silicon Unilateral Switches (SUSs)

       silicon unilateral switch (SUS) เรารู้จักกันดีในชื่อ Shockley diode เป็นไดโอดที่มี 4 layer มีคุณสมบัติในการบล็อคกระแส forward จนเมื่อมีค่า voltage threshold เกิดขึ้น SUS จะ switch on อย่างรวดเร็วและนำกระแส forward อุปกรณ์นี้เป็นพวก unilateral เพราะมีการนำกระแสเพียงทิศทางเดียว


       สัญลักษณ์แสดงดังรูป 1 สิ่งที่เหมือนกับไดโอดธรรมดาคือ SUS มีขั้วบวกเรียกว่า แอโนด(anode,A) และขั้วลบเรียกว่า แคโทด(cathode,K) สภาพการไหลของกระแส forward ไหลจากขั้วแอโนดไปยังแคโทด

ทฤษฎีการทำงาน
Alpha และ การทำงานของ SUS


       ดูรูปที่ 2 alpha () เป็นอัตราส่วนของกระแส collector ต่อกระแส emitter หรืออัตราขยายกระแสจาก emitter ไป collector ซึ่ง = Ic/Ie และน้อยกว่า 1 เสมอ แต่ละทรานซิสเตอร์ Q1 และ Q2 มีค่า alpha ที่เพิ่มขึ้นด้วยกระแส emitter และ อุณหภูมิ เมื่อใส่ forward voltage ให้กับ SUS กระแส forward เล็ก ๆ จะไหลผ่าน SUS ก่อนที่จะเกิด threshold ถ้า voltage เพิ่มขึ้นอย่างช้า ๆ กระแส forward Ia และ Ik จะเพิ่มขึ้นอย่างช้า ๆ ด้วย เป็นเหตุให้ค่า alpha ของทรานซิสเตอร์แต่ละตัวเพิ่มขึ้นด้วย เมื่อ breakover threshold voltage (Vbo) เกิดขึ้นผลรวมของ alpha ของทรานซิสเตอร์ทั้งสองจะเข้าสู่ 1 หรือพูดได้ว่า ผลรวมของอัตราขยายกระแสของทรานซิสเตอร์ทั้งสองมีค่าเป็น 1 ซึ่งหมายความว่า positive feedback loop สามารถจะคงอยู่ด้วยตัวมันเองและทรานซิสเตอร์จะแลทช์ และนำกระแสอย่างมาก

SUS Characteristic Curve


       รูปที่ 3 เพราะว่าโวลท์ Va เพิ่มขึ้นและ Vak จะเพิ่มตาม เมื่อ Vak เพิ่มอัตราการสร้างของ Vdrm และ Idrm ซึ่งจะมีมาก Vdrm คือค่า repetitive peak device voltage สูงสุด Idrm คือค่า repetitive peak device current สูงสุด หลังจาก Vak เพิ่มขึ้นจนมากกว่า Vdrm แล้ว threshold voltage หรือ forward breakover voltage (Vbo) จะเกิดขึ้น กระแสที่ระดับต่ำที่จุดนี้เรียก switching current (Is) พื้นที่จาก 0 V ถึง Vbo เป็นที่รู้จักในชื่อ forward blocking region ที่ซึ่งกระแส forward ถูกบล็อคจะกระทั่ง Vbo เกิดขึ้น ที่ Vbo นี้ SUS จะแลทช์ใน saturate state อย่างรวดเร็ว ซึ่ง Vak มีค่าต่ำมาก (Vak(on) = 1 V) และ กระแสแคโทดจะสูง และถูกจำกัดโดยตัวต้านทานภายนอก ตามที่กล่าวมา SUS จะคงสภาพแลทช์ต่อได้ ตัวต้านทานภายนอกต้องเล็กพอที่ทำให้กระแสแอโนดมากกว่ากระแส holding (Ih) ถ้ากระแสแอโนดตกลงต่ำกว่ากระแส holding แล้ว SUS จะไม่แลทช์และกลับสู่สภาพ forward blocking อย่างเดิม


[ หน้าแรก ] [ บทเรียน ] [ 204471 ] [ รายวิชา ]
[ ภาควิชาวิศวกรรมคอมพิวเตอร์ ] [ คณะวิศวกรรมศาสตร์ ] [ มหาวิทยาลัยเกษตรศาสตร์ ]