Un tranzistor unijunction este un dispozitiv semiconductor cu 3 terminale, care, spre deosebire de un BJT, are o singură joncțiune pn. Practic, este conceput pentru a fi utilizat ca un circuit oscilator cu o singură treaptă pentru generarea de semnale pulsate adecvate pentru aplicații de circuit digital.
Circuitul oscilatorului de relaxare UJT
Tranzistorul unijunction ar putea fi de obicei cablat sub forma unui oscilator de relaxare așa cum se arată în următorul circuit de bază.
Aici componentele RT și CT funcționează ca elementele de sincronizare și determină frecvența sau rata de oscilație a circuitului UJT.
Pentru calcularea frecvenței oscilante putem folosi următoarea formulă, care încorporează unistor de tranzistor intrinsec raport de stand-off ca unul dintre parametrii împreună cu RT și CT pentru determinarea impulsurilor oscilante.
Valoarea standard a raportului stand-off pentru un dispozitiv tipic UJT este între 0,4 și 0,6 . Luând astfel în considerare valoarea = 0,5 și înlocuind-o în ecuația de mai sus obținem:
Când alimentarea este pornită, tensiunea prin rezistorul RT încarcă condensatorul CT către nivelul de alimentare VBB. Acum, tensiunea de stand-off Vp este determinată de Vp în B1 - B2, împreună cu raportul de stand-off UJT ca: Vp = VB1VB2 - VD.
Atâta timp cât tensiunea VE pe condensator rămâne mai mică decât Vp, terminalele UJT din B1, B2 prezintă un circuit deschis.
Dar în momentul în care tensiunea în CT depășește Vp, tranzistorul unijunction se declanșează, descărcând rapid condensatorul și inițiind un nou ciclu.
În timpul instanței de tragere a UJT, are ca rezultat creșterea potențialului R1 și a scăderii potențialului R2.
Forma de undă rezultată de-a lungul emițătorului UJT produce un semnal din dinte de fierăstrău, care prezintă un potențial pozitiv la B2 și un potențial negativ la B1 conduce la UJT
Domenii de aplicare ale tranzistorului Unijunction
Următoarele sunt principalele domenii de aplicare în care tranzistoarele unijunction sunt utilizate pe scară largă.
- Circuite de declanșare
- Circuite oscilatoare
- Alimentări reglementate de tensiune / curent.
- Circuite bazate pe cronometru,
- Generatoare din dinte de ferăstrău,
- Circuite de control al fazelor
- Rețele bistabile
Caracteristici principale
Accesibil cu ușurință și ieftin : Prețul ieftin și disponibilitatea ușoară a UJT-urilor, împreună cu unele caracteristici excepționale, au condus la o implementare largă a acestui dispozitiv în multe aplicații electronice.
Consum redus de putere : Datorită caracteristicii lor de consum redus de energie în condiții normale de lucru, dispozitivul este considerat ca o descoperire incredibilă în efortul constant de a dezvolta dispozitive suficient de eficiente.
Funcționare fiabilă foarte stabilă : Când este utilizat ca oscilator sau în circuit de declanșare cu întârziere, UJT funcționează cu o fiabilitate extremă și cu un răspuns de ieșire extrem de precis.
Construcția de bază a tranzistorului unijunction
Figura 1
UJT este un dispozitiv semiconductor cu trei terminale care încorporează o construcție simplă așa cum este descris în figura de mai sus.
În această construcție, un bloc de material din siliciu de tip n ușor dopat (având o caracteristică de rezistență crescută) oferă o pereche de contacte de bază conectate la două capete ale unei suprafețe și o tijă de aluminiu aliată pe suprafața posterioară opusă.
Joncțiunea p-n a dispozitivului este creată pe marginea tijei de aluminiu și a blocului de siliciu de tip n.
Această joncțiune unică p-n astfel formată este motivul denumirii dispozitivului „unijunction” . Dispozitivul a fost inițial cunoscut sub numele de duo (dublu) diodă de bază din cauza apariției unei perechi de contacte de bază.
Observați că în figura de mai sus faptul că tija de aluminiu este fuzionată / îmbinată pe blocul de siliciu într-o poziție mai apropiată de contactul bazei 2 decât contactul bazei 1 și, de asemenea, terminalul bazei 2 a devenit pozitiv față de terminalul bazei 1 de volți VBB. Modul în care aceste aspecte influențează funcționarea UJT va fi evident în următoarele secțiuni
Reprezentare simbolică
Reprezentarea simbolică a tranzistorului unijunction poate fi văzută în imaginea de mai jos.
Figura # 2
Observați că terminalul emițătorului este prezentat cu un unghi față de linia dreaptă care descrie blocul de material de tip n. Capul săgeții poate fi văzut direcționând în direcția curentului tipic (gaură) de curgere în timp ce dispozitivul unijunction este în starea de direcționare, declanșare sau conducere.
Circuitul echivalent al tranzistorului de unijuncție
Figura # 3
Circuitul UJT echivalent poate fi observat în imaginea de mai sus. Putem găsi cât de simplu pare să fie acest circuit echivalent, care include câteva rezistențe (unul fix, unul reglabil) și o diodă solitară.
Rezistența RB1 este afișată ca un rezistor reglabil, având în vedere că valoarea sa se va modifica pe măsură ce IE-ul curent se schimbă. De fapt, în orice tranzistor care reprezintă o unifuncție, RB1 poate fluctua de la 5 kΩ până la 50 Ω pentru orice schimbare echivalentă a IE de la 0 la 50 = μA. Rezistența interbază RBB reprezintă rezistența dispozitivului între bornele B1 și B2 când IE = 0. În formula pentru aceasta este,
RBB = (RB1 + RB2) | IE = 0
Intervalul RBB este în mod normal între 4 și 10 k. Amplasarea tijei de aluminiu, așa cum se arată în prima figură, oferă magnitudinile relative ale RB1, RB2 atunci când IE = 0. Putem estima valoarea VRB1 (când IE = 0) folosind legea divizorului de tensiune, după cum se arată mai jos:
VRB1 = (RB1 x VBB) / (RB1 + RB2) = ηVBB (cu IE = 0)
Scrisoarea greacă (eta) este cunoscut ca raportul intrinsec de stand-off al dispozitivului cu tranzistor unijunction și este definit de:
η = RB1 / (RB1 + RB2) (cu IE = 0) = RB1 / RBB
Pentru tensiunea emițătorului indicată (VE) mai mare decât VRB1 (= ηVBB) de căderea de tensiune directă a diodei VD (0,35 → 0,70 V), dioda va fi declanșată. În mod ideal, putem presupune condiția de scurtcircuit, astfel încât IE va începe să conducă prin RB1. Prin ecuație, nivelul de tensiune de declanșare al emițătorului poate fi exprimat ca:
VP = ηVBB + VD
Caracteristici principale și funcționare
Caracteristicile unui tranzistor unijunction reprezentativ pentru VBB = 10 V sunt indicate în figura de mai jos.
Figura # 4
Putem vedea că, pentru potențialul emițător indicat în partea stângă a punctului de vârf, valoarea IE nu depășește niciodată IEO (care este în microamperi). IEO curent urmează mai mult sau mai puțin curentul de scurgere inversă ICO al tranzistorului bipolar convențional.
Această regiune este denumită regiunea de tăiere, așa cum este indicat și în fig.
De îndată ce conducerea este atinsă la VE = VP, potențialul emițătorului VE scade odată cu creșterea potențialului IE, ceea ce este exact în conformitate cu rezistența descrescătoare RB1 pentru creșterea IE curent, așa cum s-a explicat anterior.
Caracteristica de mai sus oferă un tranzistor unijunction cu o regiune de rezistență negativă foarte stabilă, care permite dispozitivului să funcționeze și să fie aplicat cu o fiabilitate extremă.
În timpul procesului de mai sus, punctul de vale ar putea fi de așteptat să fie atins în cele din urmă și orice creștere a IE dincolo de acest interval face ca dispozitivul să intre în regiunea de saturație.
Figura 3 prezintă un circuit echivalent cu dioda în aceeași regiune cu o abordare similară a caracteristicilor.
Scăderea valorii de rezistență a dispozitivului în regiunea activă este cauzată de găurile injectate în blocul de tip n de tija de aluminiu de tip p imediat ce se produce tragerea dispozitivului. Acest lucru are ca rezultat o creștere a cantității de găuri pe secțiunea de tip n crește numărul de electroni liberi, provocând o conductivitate sporită (G) pe dispozitiv cu o scădere echivalentă a rezistenței sale (R ↓ = 1 / G ↑)
Parametri importanți
Veți găsi trei parametri importanți suplimentari asociați cu un tranzistor unijunction care sunt IP, VV și IV. Toate acestea sunt indicate în figura # 4.
Acestea sunt de fapt destul de ușor de înțeles. Caracteristica emițătorului existentă în mod normal poate fi învățată din figura de mai jos # 5.
Figura # 5
Aici putem observa că IEO (μA) este neobservabil deoarece scala orizontală este calibrată în miliamperi. Fiecare curbă care intersectează axa verticală este rezultatul corespunzător al VP. Pentru valorile constante ale η și VD, valoarea VP se modifică în conformitate cu VBB, după cum este formulat mai jos:
Foaie tehnică tranzistor Unijunction
O serie standard de specificații tehnice pentru UJT poate fi învățată din Figura # 5 de mai jos.
Detalii UJT Pinout
Detaliile de identificare sunt, de asemenea, incluse în foaia de date de mai sus. Observați că terminalele de bază B1 și B2 sunt situate unul față de celălalt în timp ce pinul emițătorului ESTE este poziționat în centru, între aceste două.
Mai mult, știftul de bază care ar trebui să fie conectat cu niveluri mai ridicate de alimentare este situat aproape de focul de pe gulerul ambalajului.
Cum se utilizează un UJT pentru declanșarea unui SCR
O aplicație relativ populară a UJT este pentru declanșarea dispozitivelor de alimentare, cum ar fi SCR. Componentele fundamentale ale acestui tip de circuit de declanșare sunt prezentate în diagrama # 6 de mai jos.
Figura # 6: Declanșarea unui SCR utilizând un UJT
Figura # 7: Linie de încărcare UJT pentru declanșare pentru un dispozitiv extern precum SCR
Principalele componente de sincronizare sunt formate din R1 și C, în timp ce R2 funcționează ca o rezistență de tragere pentru tensiunea de declanșare a ieșirii.
Cum se calculează R1
Rezistența R1 trebuie calculată pentru a garanta că linia de sarcină definită de R1 se deplasează prin caracteristicile dispozitivului în regiunea de rezistență negativă, adică spre partea dreaptă a punctului de vârf, dar spre partea stângă a punctului de vale, așa cum este indicat în Fig # 7.
Dacă linia de încărcare nu este capabilă să traverseze partea dreaptă a punctului de vârf, dispozitivul unijunction nu poate porni.
Formula R1 care garantează o condiție de pornire ar putea fi determinată odată ce luăm în considerare punctul de vârf în care IR1 = IP și VE = VP. Ecuația IR1 = IP pare logică, deoarece curentul de încărcare al condensatorului, în acest moment, este zero. Adică, condensatorul din acest punct specific trece printr-o încărcare la o stare de descărcare.
Prin urmare, pentru condiția de mai sus putem scrie:
Alternativ, pentru a garanta o oprire completă a SCR:
R1> (V - Vv) / Iv
Aceasta implică faptul că intervalul de selecție al rezistorului R1 trebuie să fie așa cum este exprimat după cum este prezentat mai jos:
(V - Vv) / Iv
Cum se calculează R2
Rezistorul R2 trebuie să fie suficient de mic pentru a se asigura că SCR nu este declanșat în mod fals de tensiunea VR2 pe R2 atunci când IE ≅ 0 Amp. Pentru aceasta VR2 trebuie calculat conform următoarei formule:
VR2 ≅ R2V / (R2 + RBB) (când IE ≅ 0)
Condensatorul oferă întârzierea între impulsurile de declanșare și determină, de asemenea, lungimea fiecărui impuls.
Cum se calculează C
Referindu-ne la figura de mai jos, de îndată ce circuitul este alimentat, tensiunea VE care este egală cu VC va începe încărcarea condensatorului către tensiunea VV, printr-o constantă de timp τ = R1C.
Figura # 8
Ecuația generală care determină perioada de încărcare a C într-o rețea UJT este:
vc = Vv + (V - Vv) (1 - este-t / R1C)
Prin calculele noastre anterioare știm deja volajul pe R2 în perioada de încărcare de mai sus a condensatorului. Acum, când vc = vE = Vp, dispozitivul UJT va intra în starea de pornire, provocând descărcarea condensatorului prin RB1 și R2, cu o rată în funcție de constanta de timp:
τ = (RB1 + R2) C
Următoarea ecuație poate fi utilizată pentru calcularea timpului de descărcare atunci când
vc = vE
tu ≅ Vpe -t / (RB1 + R2) C
Această ecuație a devenit puțin complexă datorită RB1, care trece printr-o scădere a valorii pe măsură ce curentul emițătorului crește, împreună cu alte aspecte din circuit, cum ar fi R1 și V, care afectează, de asemenea, rata de descărcare a C în general.
În ciuda acestui fapt, dacă ne referim la circuitul echivalent prezentat mai sus în Figura # 8 (b), valorile R1 și RB2 pot fi de obicei astfel încât o rețea Thévenin pentru configurația din jurul condensatorului C ar putea fi afectată marginal de R1, Rezistențe RB2. Deși tensiunea V pare a fi destul de mare, divizorul rezistiv care ajută la tensiunea Thévenin ar putea fi în general trecut cu vederea și eliminat, așa cum se arată în diagrama echivalentă redusă de mai jos:
Prin urmare, versiunea simplificată de mai sus ne ajută să obținem următoarea ecuație pentru faza de descărcare a condensatorului C, atunci când VR2 este la vârf.
VR2 ≅ R2 (Vp - 0,7) / R2 + RB1
Pentru mai multe circuite de aplicații, de asemenea, puteți consultați acest articol
Precedent: Circuit Mini Transceiver Următorul: Circuitul de alarmă antiefracție PIR
