Un transistor unijunction és un dispositiu semiconductor de 3 terminals que, a diferència d’un BJT, només té una unió pn única. Bàsicament està dissenyat per utilitzar-se com a circuit oscil·lador d’una sola etapa per generar senyals de pols adequats per a aplicacions de circuits digitals.
Circuit d’oscil·ladors de relaxació UJT
El transistor unijunction es podria connectar típicament en forma d'oscil·lador de relaxació tal com es mostra al següent circuit bàsic.
Aquí els components RT i CT funcionen com els elements de temporització i determinen la freqüència o la velocitat d’oscil·lació del circuit UJT.
Per calcular la freqüència oscil·lant podem utilitzar la següent fórmula, que incorpora la relació de parada intrínseca del transistor unijunction el com un dels paràmetres juntament amb RT i CT per determinar els impulsos oscil·lants.
El valor estàndard de la relació d’espera d’un dispositiu UJT típic està entre 0,4 i 0,6 . Considerant així el valor de el = 0,5, i substituint-lo per l'equació anterior obtenim:
Quan l’alimentació s’encén, la tensió a través de la resistència RT carrega el condensador CT cap al nivell d’alimentació VBB. Ara, la tensió de parada Vp està determinada per Vp a través de B1 - B2, juntament amb la proporció de parada UJT el com: Vp = el VB1VB2 - VD.
Durant tant de temps, la tensió VE a través del condensador es manté inferior a la Vp, els terminals UJT a través de B1 i B2 presenten un circuit obert.
Però en el moment en què la tensió a través de la CT va més enllà de Vp, el transistor unijunction dispara, descarrega ràpidament el condensador i inicia un cicle nou.
Durant la instància de tret de la UJT, es produeix un augment a R1 i un potencial a R2 a la baixa.
La forma d’ona resultant a través de l’emissor de l’UJT produeix un senyal de dents de serra, que presenta un potencial d’anada positiva a B2 i un potencial d’anada negativa a les derivacions B1 de l’UJT.
Àrees d'aplicació del transistor Unijunction
A continuació es detallen les principals àrees d’aplicació on s’utilitzen àmpliament els transistors unijunction.
- Circuits de desencadenament
- Circuits d’oscil·ladors
- Subministraments regulats per tensió / corrent.
- Circuits basats en temporitzador,
- Generadors de dents de serra,
- Circuits de control de fase
- Xarxes biestables
Principals característiques
Fàcilment accessible i econòmic : El preu barat i la fàcil disponibilitat dels UJT juntament amb algunes funcions excepcionals han conduït a una àmplia implementació d’aquest dispositiu en moltes aplicacions electròniques.
Baix consum d'energia : A causa del seu baix consum d'energia en condicions normals de treball, el dispositiu es considera un avenç increïble en l'esforç constant de desenvolupar dispositius raonablement eficients.
Funcionament fiable i altament estable : Quan s’utilitza com a oscil·lador o en circuit d’activació de retard, l’UJT funciona amb una fiabilitat extrema i amb una resposta de sortida extremadament precisa.
Construcció bàsica del transistor Unijunction
Figura 1
L'UJT és un dispositiu semiconductor de tres terminals que incorpora una construcció senzilla tal com es mostra a la figura anterior.
En aquesta construcció, un bloc de material de silici de tipus n lleugerament dopat (amb una característica de resistència augmentada) proporciona un parell de contactes de base connectats a dos extrems d’una superfície i una vareta d’alumini aliat a la superfície posterior oposada.
La unió p-n del dispositiu es crea al límit de la barra d'alumini i del bloc de silici de tipus n.
Aquesta unió p-n tan formada és la raó del nom del dispositiu 'unijunction' . El dispositiu es coneixia inicialment com duo (doble) díode base a causa de l’aparició d’un parell de contactes base.
Tingueu en compte que a la figura anterior la vareta d'alumini està fusionada / fusionada al bloc de silici en una posició més propera al contacte de la base 2 que al contacte de la base 1, i també el terminal de la base 2 ha esdevingut positiu respecte al terminal de la base 1 per volts VBB. De quina manera aquests aspectes influeixen en el funcionament de la UJT es veurà a les seccions següents
Representació simbòlica
La representació simbòlica del transistor unijunction es pot veure a la imatge següent.
Figura # 2
Tingueu en compte que el terminal emissor es mostra amb un angle respecte a la línia recta que representa el bloc de material de tipus n. Es pot veure el cap de la fletxa dirigint-se en la direcció del flux típic de corrent (forat) mentre el dispositiu unijunction es troba en condició de polarització avançada, activada o conductora.
Circuit equivalent de transistor Unijunction
Figura # 3
El circuit UJT equivalent es pot veure a la imatge mostrada anteriorment. Podem trobar el relativament senzill que sembla ser aquest circuit equivalent, que inclou un parell de resistències (una fixa, una ajustable) i un díode solitari.
La resistència RB1 es mostra com una resistència ajustable tenint en compte que el seu valor canviarà a mesura que canviï l'IE actual. En realitat, en qualsevol transistor que representi una unifunció, RB1 pot fluctuar de 5 kΩ a 50 Ω per a qualsevol canvi equivalent de IE de 0 a 50 = μA. La resistència interbase RBB representa la resistència del dispositiu entre els terminals B1 i B2 quan IE = 0. En la fórmula d'això,
RBB = (RB1 + RB2) | IE = 0
El rang de RBB és normalment de 4 i 10 k. La col·locació de les barres d'alumini, tal com es mostra a la primera figura, proporciona les magnituds relatives de RB1, RB2 quan IE = 0. Podem estimar el valor de VRB1 (quan IE = 0) utilitzant la llei del divisor de tensió, tal com es mostra a continuació:
VRB1 = (RB1 x VBB) / (RB1 + RB2) = ηVBB (amb IE = 0)
La lletra grega el (eta) es coneix com la relació intrínseca de suspensió del dispositiu de transistor unijunction i es defineix per:
η = RB1 / (RB1 + RB2) (amb IE = 0) = RB1 / RBB
Per a la tensió de l’emissor (VE) indicada superior a VRB1 (= ηVBB) per la caiguda de tensió directa del díode VD (0,35 → 0,70 V), el díode s’activarà. L’ideal és que puguem assumir la condició de curtcircuit, de manera que l’IE comenci a conduir mitjançant RB1. Mitjançant l'equació, el nivell de tensió de desencadenament de l'emissor es pot expressar com:
VP = ηVBB + VD
Característiques principals i treball
A la següent figura s’indiquen les característiques d’un transistor unijunction representatiu per a VBB = 10 V.
Figura # 4
Podem veure que, per al potencial d’emissor indicat al costat esquerre del punt de pic, el valor de l’IE mai supera l’IEO (que està en microamperis). El IEO actual segueix més o menys el corrent ICO de fuga inversa del transistor bipolar convencional.
Aquesta regió es coneix com a regió de tall, com també s’indica a la fig.
Tan bon punt s’aconsegueix la conducció a VE = VP, el potencial emissor VE disminueix a mesura que augmenta el potencial IE, que és precisament d’acord amb la resistència decreixent RB1 per augmentar l’IE actual, tal com s’ha explicat anteriorment.
La característica anterior proporciona un transistor unijunction amb una regió de resistència negativa altament estable, que permet que el dispositiu funcioni i es pugui aplicar amb una fiabilitat extrema.
Durant el procés anterior, es podria esperar que s'aconseguís finalment el punt de la vall i qualsevol augment de l'EI més enllà d'aquest rang fa que el dispositiu entri a la regió de saturació.
La figura 3 mostra un circuit equivalent a díode a la mateixa regió amb un enfocament de característiques similars.
La caiguda del valor de resistència del dispositiu a la regió activa es produeix a causa dels forats injectats al bloc de tipus n per la vareta d'alumini de tipus p tan aviat com es dispara el dispositiu. Això es tradueix en un augment de la quantitat de forats de la secció de tipus n que augmenta el nombre d'electrons lliures, provocant una conductivitat millorada (G) a través del dispositiu amb una disminució equivalent de la seva resistència (R ↓ = 1 / G ↑)
Paràmetres importants
Trobareu tres paràmetres importants addicionals associats a un transistor unijunction que són IP, VV i IV. Tot això s’indica a la figura # 4.
En realitat, són fàcils d’entendre. La característica normal de l’emissor existent es pot aprendre a la figura 5.
Figura 5
Aquí podem observar que l’IEO (μA) no es nota perquè l’escala horitzontal es calibra en miliamperis. Cadascuna de les corbes que tallen l'eix vertical són els resultats corresponents de VP. Per als valors constants de η i VD, el valor de VP canvia d'acord amb VBB, tal com es formula a continuació:
Full de dades del transistor Unijunction
A la figura # 5 següent es pot aprendre una gamma estàndard d’especificacions tècniques per a l’UJT.
Detalls del pinout UJT
Els detalls detallats també s’inclouen al full de dades anterior. Fixeu-vos que els terminals base B1 i B2 estan situats oposats entre si mentre el pin emissor ÉS està situat al centre, entre aquests dos.
A més, el passador base que se suposa que està connectat amb nivells de subministrament més alts es troba a prop del tret del coll del paquet.
Com s'utilitza un UJT per activar un SCR
Una aplicació relativament popular de l'UJT és activar dispositius de potència com el SCR. Els components fonamentals d’aquest tipus de circuit d’activació es mostren al següent diagrama # 6.
Figura # 6: Activació d'un SCR mitjançant un UJT
Figura 7: Línia de càrrega UJT per a un activador d'un dispositiu extern com SCR
Els components de cronometratge principals estan formats per R1 i C, mentre que R2 funciona com una resistència de baixada per a la tensió de sortida de sortida.
Com es calcula R1
La resistència R1 s’ha de calcular per garantir que la línia de càrrega definida per R1 viatja a través de les característiques del dispositiu dins de la regió de resistència negativa, és a dir, cap al costat dret del punt de pic però cap al costat esquerre del punt de la vall tal com s’indica a Fig # 7.
Si la línia de càrrega no pot creuar el costat dret del punt de pic, el dispositiu unijunction no es pot engegar.
La fórmula R1 que garanteix una condició d’encès es pot determinar un cop es tingui en compte el punt màxim on IR1 = IP i VE = VP. L’equació IR1 = IP sembla lògica perquè el corrent de càrrega del condensador, en aquest moment, és nul. És a dir, el condensador en aquest punt específic transita a través d’una càrrega cap a una condició de descàrrega.
Per a la condició anterior podem escriure:
Com a alternativa, per garantir una apagada completa de SCR:
R1> (V - Vv) / Iv
Això implica que el rang de selecció de la resistència R1 ha de ser el que s’expressa com s’indica a continuació:
(V - Vv) / Iv
Com es calcula R2
La resistència R2 ha de ser suficientment petita per assegurar-se que el SCR no sigui activat falsament per la tensió VR2 a través de R2 quan IE ≅ 0 Amp. Per a això, el VR2 s'ha de calcular segons la fórmula següent:
VR2 ≅ R2V / (R2 + RBB) (quan IE ≅ 0)
El condensador proporciona el temps de retard entre els impulsos activadors i també determina la longitud de cada impuls.
Com calcular C
En referència a la figura següent, tan bon punt s’encén el circuit, el voltatge VE igual a VC començarà a carregar el condensador cap al voltatge VV, a través d’una constant de temps τ = R1C.
Figura # 8
L'equació general que determina el període de càrrega de C en una xarxa UJT és:
vc = Vv + (V - Vv) (1 - és-t / R1C)
Mitjançant els nostres càlculs anteriors ja coneixem el volatge a través de R2 durant el període de càrrega anterior del condensador. Ara, quan vc = vE = Vp, el dispositiu UJT entrarà en estat d’encès, provocant que el condensador es descarregui mitjançant RB1 i R2, amb una velocitat que depèn de la constant de temps:
τ = (RB1 + R2) C
La següent equació es pot utilitzar per calcular el temps de descàrrega quan
vc = vE
tu ≅ Vpe -t / (RB1 + R2) C
Aquesta equació s'ha tornat una mica complexa a causa de RB1, que passa per una disminució del valor a mesura que augmenta el corrent de l'emissor, juntament amb altres aspectes del circuit com R1 i V, que també afecten la taxa de descàrrega de C en general.
Malgrat això, si ens referim al circuit equivalent donat anteriorment a la figura # 8 (b), normalment els valors de R1 i RB2 poden ser tals que una xarxa de Thévenin per a la configuració al voltant del condensador C es pugui veure afectada marginalment per R1, Resistències RB2. Tot i que la tensió V sembla bastant gran, el divisor resistiu que ajuda la tensió de Thévenin es podria passar per alt i eliminar-se, com es mostra al diagrama equivalent reduït a continuació:
Per tant, la versió simplificada anterior ens ajuda a obtenir la següent equació per a la fase de descàrrega del condensador C, quan VR2 està al màxim.
VR2 ≅ R2 (Vp - 0,7) / R2 + RB1
Per obtenir més circuits d'aplicació, també podeu consulteu aquest article
Anterior: Mini circuit transceptor Següent: Circuit d'alarma antirobatori PIR
