Was ist die Schwellenspannung?
Die Schwellenspannung ist der Punkt, an dem ein elektrisches Gerät so eingestellt ist, dass es einen seiner Vorgänge aktiviert. Dies tritt normalerweise innerhalb eines Transistors auf, der die Stromquelle kontinuierlich auf Änderungen überwacht und diejenigen ignoriert, die schwach oder versehentlich durch das System geleckt werden. Sobald die Ladung des eingehenden Stroms ausreicht, um den voreingestellten Standard zu erfüllen, wird die Schwellenspannung erreicht und es wird zugelassen, dass Strom durch das Gerät fließt, um es zu aktivieren. Alles, was unter dem vordefinierten Schwellenwert liegt, wird als Phantomladung behandelt.
Obwohl das Bestimmen der Schwellenspannung in einem Gerät mit einem einzigen Stromkreis relativ einfach und unkompliziert erscheint, erfordert die moderne Elektronik eine recht komplexe mathematische Formel zum Einstellen und Regeln der verschiedenen Schwellwerte. Ein Gerät wie beispielsweise eine Geschirrspülmaschine kann so programmiert werden, dass es 20 oder mehr Funktionen ausführt, abhängig von den täglichen Anforderungen des Benutzers, und jede separate Phase, in die es eintritt, wird durch eine elektrische Ladung aktiviert. Durch diese geringfügigen Änderungen der Leistung weiß das Gerät, wann mehr Wasser nachgefüllt werden muss, wann der Trocknungsmechanismus aktiviert werden muss oder wie schnell die Reinigungsdüsen gedreht werden 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 der statischen Spannung plus dem doppelten Volumenpotential und der Spannung über dem Oxid.
Eine Schwellenspannung wird normalerweise mit einer dünnen Inversionsschicht aufgebaut, die den isolierenden und den tatsächlichen Körper eines Transistors trennt. Winzige Löcher, die positiv geladen sind, bedecken die Oberfläche dieses Bereichs, und wenn Elektrizität 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 Schaltkreis 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 nimmt die Leistung auf, wenn dies nicht der Fall ist.
Ein anderer Begriff, der verwendet wird, wenn über Transponder gesprochen wird, ist die Schwellenspannung eines Metalloxidhalbleiter-Feldeffekttransistors (MOSFET). Diese leitenden Schalter sind ähnlich wie im obigen Beispiel entweder mit positiven oder negativen Ladungen ausgelegt und sie sind die gebräuchlichste Art von Transistoren in analogen oder digitalen Geräten. MOSFET-Transistoren wurden ursprünglich im Jahr 1925 vorgeschlagen und bis in die 1970er Jahre aus Aluminium hergestellt, als Silizium als Alternative entdeckt wurde.