Jika Anda seorang mahasiswa teknik atau insinyur, Anda mungkin tahu betapa pentingnya memiliki perangkat elektronik yang andal untuk berbagai penggunaan.
Tapi pernahkah Anda berpikir tentang apa yang terjadi ketika medan listrik yang kuat menghantam perangkat ini? Di sinilah efek longsor datang, dan memahaminya adalah kunci untuk memastikan bahwa sistem elektronik bekerja dengan baik dan aman.
Dalam posting blog ini, saya akan melihat efek longsoran salju secara lebih rinci, termasuk penyebab, efek, dan kegunaannya di dunia nyata.
Ini adalah topik yang tidak ingin Anda lewatkan, apakah Anda seorang insinyur berpengalaman atau baru memulai. Jadi kencangkan sabuk pengaman dan bersiaplah untuk menjelajahi dunia efek longsoran salju yang menggetarkan!
Pengantar Efek Longsor
Definisi formal:
Proses kumulatif di mana sebuah elektron atau partikel bermuatan lain yang dipercepat oleh medan listrik yang kuat bertabrakan dengan dan mengionisasi molekul gas, sehingga melepaskan elektron baru yang pada gilirannya mengalami lebih banyak tumbukan, sehingga pelepasannya dapat dipertahankan dengan sendirinya.
Efek Longsor: Penjelasan Umum
Efek longsoran adalah efek fisik dasar yang terjadi pada perangkat elektronik ketika sebuah elektron atau partikel bermuatan lainnya yang telah dipercepat oleh medan listrik yang kuat mengenai molekul gas dan mengionisasinya.
Proses ini membuat elektron baru, yang kemudian bertabrakan dengan lebih banyak elektron, membuat pelepasan yang terus berlangsung dengan sendirinya.
Efek longsoran sering digunakan untuk membuat perangkat elektronik, seperti dioda longsoran, detektor radiasi, dan detektor partikel.
Efek Longsor di Dioda
Efek longsor terjadi di dioda ketika tegangan balik tinggi diterapkan di persimpangan. Ini menciptakan medan listrik yang kuat yang mempercepat elektron di dekat persimpangan.
Saat elektron ini bergerak melintasi persimpangan, mereka menabrak atom di kisi kristal. Ini membuat atom terionisasi dan melepaskan lebih banyak elektron.
Elektron baru ini kemudian mempercepat dan menabrak lebih banyak atom, menciptakan reaksi berantai ionisasi dan aliran arus yang terus berjalan dengan sendirinya.
Ini disebut "efek longsoran", dan ini terjadi ketika dioda dibuat bekerja di "wilayah kerusakan terbalik".
Dioda Longsor
Dioda longsoran adalah jenis dioda semikonduktor yang dibuat untuk terurai longsoran pada tegangan tertentu.
Persimpangan pn dioda avalanche dibuat untuk menghentikan konsentrasi arus dan hot spot yang berasal darinya, sehingga efek avalanche tidak merusak dioda.
Dioda avalanche dibuat dengan cara yang sama seperti dioda Zener, dan kerusakan Zener dan avalanche breakdown dapat terjadi pada dioda ini.
Dioda avalanche dirancang untuk bekerja paling baik dalam kondisi kerusakan avalanche, sehingga memiliki penurunan voltase yang kecil namun nyata saat rusak.
Contoh Efek Longsor pada Diode
Penggunaan avalanche breakdown untuk mengontrol tegangan pada rangkaian adalah contoh dari efek avalanche pada dioda.
Dalam hal ini, dioda dibuat untuk bekerja pada daerah reverse breakdown, dimana efek longsoran salju dapat memberikan penurunan tegangan yang stabil dan dapat diprediksi.
Dioda dapat digunakan sebagai shunt untuk melindungi bagian lain dari tegangan berlebih atau untuk membatasi tegangan pada beban.
Efek longsoran salju di dioda adalah cara utama untuk mengontrol voltase dengan cara yang sangat tepat. Itu dapat ditemukan di berbagai perangkat elektronik.
Video: Efek Longsor Longsor dan Zener Breakdown Dijelaskan
Tip: Nyalakan tombol keterangan jika Anda membutuhkannya. Pilih "terjemahan otomatis" di tombol pengaturan, jika Anda tidak terbiasa dengan bahasa Inggris. Anda mungkin perlu mengeklik bahasa video terlebih dahulu sebelum bahasa favorit Anda tersedia untuk diterjemahkan.
Pentingnya Efek Longsor pada Perangkat Elektronik
Efek avalanche dan efek Zener adalah dua jenis gangguan listrik yang dapat terjadi pada dioda pn dan perangkat elektronik lainnya.
Efek longsoran adalah fenomena fisik dasar yang terjadi ketika sebuah elektron atau partikel bermuatan lainnya yang telah dipercepat oleh medan listrik yang kuat menabrak molekul gas dan mengionisasinya.
Proses ini membuat elektron baru, yang kemudian bertabrakan dengan lebih banyak elektron, membuat pelepasan yang terus berlangsung dengan sendirinya.
Efek longsoran sering digunakan untuk membuat perangkat elektronik, seperti dioda longsoran, detektor radiasi, dan detektor partikel.
Efek Zener
Efek Zener adalah jenis gangguan listrik lain yang dapat terjadi dalam elektronika, terutama pada dioda pn yang dibias berlawanan arah.
Ketika medan listrik membiarkan elektron berpindah dari pita valensi ke pita konduksi, efek ini terjadi.
Pembuatan pembawa yang tiba-tiba ini dengan cepat meningkatkan arus balik, yang mengarah ke konduktansi kemiringan tinggi dioda Zener.
Kerusakan longsor berbeda dari efek Zener.
Dalam avalanche breakdown, elektron pembawa minoritas di daerah transisi dipercepat oleh medan listrik ke kecepatan yang cukup tinggi untuk membebaskan pasangan lubang elektron dengan menabrak elektron yang terikat.
Perbedaan antara Kerusakan Zener dan Kerusakan Longsor
Cara terjadinya kerusakan Zener dan longsoran salju adalah perbedaan utama antara keduanya.
Kerusakan zener terjadi ketika ada medan listrik yang kuat, sedangkan kerusakan longsoran terjadi ketika elektron dan atom bebas saling bertabrakan.
Kedua masalah ini dapat terjadi secara bersamaan.
Kerusakan avalanche lebih sering terjadi pada dioda yang dibuat untuk bekerja di wilayah kerusakan terbalik, sedangkan kerusakan Zener lebih sering terjadi pada dioda yang didoping ringan dan pada voltase lebih rendah.
Pentingnya Efek Longsor pada Perangkat Elektronik
Efek longsoran adalah bagian penting dari beberapa perangkat elektronik, seperti dioda longsoran dan dioda tegangan tinggi, karena memungkinkan voltase di sirkuit listrik dikontrol dengan sangat akurat.
Efek longsoran salju dapat digunakan untuk banyak hal, seperti mengatur voltase, melindungi dari lonjakan, dan beralih dengan cepat.
Dioda longsor sering digunakan untuk melindungi perangkat elektronik dari lonjakan tegangan.
Dioda tegangan tinggi menggunakan efek longsor untuk mengontrol tegangan di sirkuit listrik dengan cara yang sangat tepat.
Perhitungan dan Pengukuran Efek Longsor
Pengujian Efek Longsor pada Perangkat Elektronik
Tes Unclamped Inductive Switching (UIS) adalah salah satu cara untuk menguji perangkat elektronik secara tidak langsung untuk efek longsoran salju.
Tes UIS bukanlah tes langsung untuk efek longsoran salju. Sebaliknya, ia memeriksa seberapa baik MOSFET dapat menangani lonjakan tegangan tinggi dan penurunan tegangan secara tiba-tiba.
Selama pengujian UIS, sakelar dihidupkan untuk mengisi daya induktor ke level tertentu. Saklar kemudian dimatikan untuk membiarkan efek longsor terjadi.
Berapa banyak energi longsor yang ada tergantung pada ukuran dan panjang lonjakan tegangan yang dijepit oleh perangkat silikon.
Peringkat Longsor MOSFET membantu memeriksa seberapa tangguh suatu perangkat dan menyaring MOSFET yang lebih lemah atau cenderung rusak.
Tetapi penting untuk diingat bahwa efek longsor tidak selalu merupakan hal yang baik pada perangkat elektronik karena dapat menyebabkannya rusak dan gagal dengan cara yang merusak.
Karena itu, orang yang mendesain sirkuit dan membuat perangkat harus mempertimbangkan dengan hati-hati manfaat dari efek longsoran salju terhadap risiko kejadian tegangan lebih dan kondisi transien lainnya.
Dioda Longsor
Dioda Longsor adalah jenis dioda semikonduktor yang dibuat untuk terurai longsoran pada tegangan tertentu.
Persimpangan pn dioda avalanche dibuat untuk menghentikan konsentrasi arus dan hot spot yang berasal darinya, sehingga efek avalanche tidak merusak dioda.
Dioda avalanche dibuat dengan cara yang sama seperti dioda Zener, dan kerusakan Zener dan avalanche breakdown dapat terjadi pada dioda ini.
Dioda avalanche dirancang untuk bekerja paling baik dalam kondisi kerusakan avalanche, sehingga memiliki penurunan voltase yang kecil namun nyata saat rusak.
Dioda longsoran dapat digunakan untuk banyak hal, seperti mengatur voltase, melindungi dari lonjakan, dan beralih cepat.
Efek longsoran salju digunakan oleh dioda tegangan tinggi untuk mengontrol tegangan di sirkuit listrik dengan sangat akurat.
Peningkatan dan Promosi Efek Longsor
Di beberapa perangkat elektronik, efek longsoran salju bisa menjadi hal yang baik karena mempersulit penyerang untuk mengetahui teks biasa melalui analisis statistik.
Nah, ada beberapa cara agar efek avalanche lebih sering terjadi di sirkuit, seperti:
Menaikkan Tegangan Bias di atas Breakdown
Salah satu cara untuk membuat rangkaian lebih mungkin memiliki efek longsor adalah dengan menaikkan tegangan bias di atas kerusakan.
Tetapi untuk melakukan ini, Anda memerlukan sirkuit yang dapat mengambil arus longsoran salju terdepan dan membuat pulsa keluaran standar yang diatur waktunya dengan penumpukan longsoran salju.
Pendinginan Aktif
Dalam hal ini, awal yang tajam dari arus longsoran pada resistor 50 (atau transistor terintegrasi) ditangkap oleh diskriminator cepat, yang mengirimkan pulsa keluaran digital.
Mengoptimalkan Konsentrasi Doping
Mengoptimalkan konsentrasi doping dari dua lapisan khusus dapat membantu mendapatkan medan listrik yang tinggi untuk penggandaan longsoran elektron yang dibuat oleh cahaya.
Metode ini telah digunakan untuk meningkatkan efisiensi kuantum dalam sensor gambar. Itu juga dikatakan digunakan dalam CMOS SPAD.
Struktur yang diusulkan juga menggunakan lapisan p-epitaxial dengan profil doping gradien, yang berarti jumlah doping meningkat saat Anda masuk lebih dalam ke lapisan.
Profil doping gradien seperti itu membuat PDE menjadi lebih baik dengan mempermudah elektron yang dihasilkan foto untuk bergerak ke atas dan dikumpulkan secara efisien ke arah wilayah penggandaan longsoran salju.
Longsor Townsend
Penting untuk diingat bahwa longsoran Townsend dimulai oleh satu elektron bebas. Hanya elektron bebas yang dapat bergerak cukup dalam medan listrik untuk memulai proses ini.
Jika Anda pernah merasa bosan dan mencari sedikit kegembiraan
Berpikir untuk membuat efek longsoran salju Anda sendiri di rumah? Cukup kumpulkan medan listrik yang kuat dan beberapa molekul gas, dan voila – Anda sudah memiliki pelepasan mandiri yang siap digunakan!
Saya bercanda, tentu saja.
Mencoba membuat efek longsoran salju di luar laboratorium yang diawasi itu berbahaya dan bukan ide yang baik.
Meskipun gagasan pelepasan mandiri mungkin terdengar keren, hal itu dapat berdampak serius pada sistem dan perangkat elektronik.
Kasus penggunaan
| Digunakan dalam: | Keterangan: |
|---|---|
| Dioda Longsor | Dioda longsoran adalah salah satu cara paling umum yang digunakan efek longsoran salju. Dioda khusus ini dibuat untuk bekerja di wilayah di mana efek longsor terjadi, yaitu wilayah kerusakan terbalik. Hasilnya adalah aliran arus yang stabil dan membatasi diri sendiri yang dapat digunakan untuk berbagai tugas, seperti mengatur voltase, melindungi dari lonjakan, dan beralih dengan cepat. |
| Mendeteksi radiasi | Mendeteksi radiasi adalah penggunaan penting lainnya dari efek longsoran salju. Ini digunakan untuk membuat detektor radiasi. Tabung Geiger-Müller, khususnya, adalah instrumen yang menggunakan efek longsoran salju untuk menemukan dan mengukur radiasi pengion. Saat partikel bermuatan dari radiasi melewati tabung, mereka mengionisasi molekul gas, menyebabkan banjir elektron yang dapat dilihat dan diukur. |
| Mengurangi kebisingan elektronik | Efek avalanche juga dapat digunakan untuk mengurangi kebisingan pada jenis sirkuit elektronik tertentu. Secara khusus, ketika dioda avalanche dihubungkan secara seri dengan sumber kebisingan, sifat self-limiting dari efek avalanche dapat membantu menurunkan keseluruhan tingkat kebisingan dalam sistem. |
| Fisika Energi Tinggi | Terakhir, efek longsoran salju adalah bagian penting dari eksperimen fisika energi tinggi, yang dapat digunakan untuk menemukan dan mengukur keberadaan partikel berenergi tinggi. Secara khusus, detektor partikel seperti Time Projection Chamber menggunakan efek longsoran salju untuk mengionisasi molekul gas dan membuat sinyal yang dapat digunakan untuk melacak pergerakan partikel bermuatan. |
Kesimpulan
Seperti yang telah kita lihat di postingan ini, efek longsoran merupakan fenomena menarik dan rumit yang memiliki banyak efek pada perangkat dan sistem elektronik.
Efek longsoran salju dapat mengajari kita banyak hal, mulai dari penyebab dasarnya hingga cara penggunaannya di dunia nyata.
Namun terlepas dari detail teknisnya, efek longsoran memberikan pandangan unik tentang cara kerja listrik dan bagaimana partikel bermuatan dan molekul gas berinteraksi.
Itu mengingatkan kita pada kekuatan dan potensi listrik, serta keseimbangan halus antara energi dan materi.
Sebagai insinyur dan ilmuwan, penting untuk tidak hanya memahami aspek teknis dari efek longsoran salju, tetapi juga menghargai keajaiban dan kekaguman yang datang dengan menjelajahi misteri dunia fisik.
Dengan merangkul rasa ingin tahu dan takjub, kita dapat menemukan wawasan dan peluang baru dalam pekerjaan kita, mendorong batas dari apa yang mungkin dan membentuk dunia masa depan.
Jadi, biarlah efek longsoran salju menjadi pengingat betapa kuat dan bermanfaatnya sains dan teknik, dan seruan untuk terus menjelajahi keajaiban alam dengan pikiran terbuka dan rasa takjub yang tiada henti.
Bersama-sama, kita dapat membuka area baru dan menjadikan masa depan lebih baik untuk semua orang.
Bagikan pada…
