SchwellenSchaltspannungen

Schwellenschaltspannungen, oft auch als Schwellenspannungen bezeichnet, sind in der Elektronik die Spannungen, bei denen ein Bauteil seinen leitenden Zustand wechselt oder signifikant verändert. Dabei kann es sich um den Übergang von Nichtleitung zu Leitung oder um den gegenteiligen Wechsel handeln. Der Begriff wird sowohl allgemein für nichtlineare Schaltelemente verwendet als auch spezifisch für Bauelemente mit hysteretischem Verhalten.

In vielen Bauteilklassen existieren definierte Grenzwerte, an denen das Schalten erfolgt. Typisch sind zwei Grenzwerte zu beachten: eine obere Schwelle zum Einschalten und eine untere Schwelle zum Ausschalten. Dieser Verlauf führt zu einer Hysterese in der I-V-Kurve des Bauteils, wodurch der aktuelle Zustand vom Verlauf der angelegten Spannung abhängt. Beispiele hierfür sind Schmitt-Trigger-Schaltungen, die mit zwei Schwellen arbeiten, oder speichernde/reaktive Bauelemente wie bestimmte Memristoren, bei denen das Anlegen eines Pulses die Zustandsvariable dauerhaft verändert.

Unerlässlich ist die Kenntnis der Schwellenschaltspannungen bei Entwurf, Schutz und Zuverlässigkeit von Schaltungen. Sie beeinflussen Stromaufnahme, Signalformung, Schutzfunktionen (etwa Überspannungsschutz), sowie das Verhalten bei Temperatur- und Zeitänderungen. Die Bestimmung erfolgt typischerweise über I-V-Diagramme, Pulsversuche und temperaturabhängige Messreihen, wobei Spannungs- und Zeitdauer von Puls oder Anstiegs-/Abfallzeiten berücksichtigt werden müssen.

Zusammenfassend kennzeichnen Schwellenschaltspannungen die charakteristischen Spannungsmarken, an denen ein Bauteil in einem bestimmten Zustand schaltet oder ihr Zustand wechselt. Ihre Werte hängen von Bauteiltyp, Fertigung, Vorgeschichte und Betriebsbedingungen ab.

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