Unijunkcijski tranzistor (UJT) - sveobuhvatan vodič

Unijunkcijski tranzistor je 3-polni poluvodički uređaj koji za razliku od BJT-a ima samo jedan pn spoj. U osnovi je dizajniran za upotrebu kao jednostepeni oscilatorni krug za generiranje impulsnih signala pogodnih za primjene digitalnih krugova.

UJT krug relaksacijskog oscilatora

Unijunkcijski tranzistor mogao bi se obično povezati u obliku relaksacijskog oscilatora, kao što je prikazano u sljedećem osnovnom krugu.

Ovdje komponente RT i CT rade poput vremenskih elemenata i određuju frekvenciju ili brzinu oscilacije UJT kruga.

Za izračunavanje oscilirajuće frekvencije možemo koristiti sljedeću formulu koja uključuje unijunkcijski tranzistor unutarnji omjer odstupanja the kao jedan od parametara uz RT i CT za određivanje oscilirajućih impulsa.

Standardna vrijednost odnosa odstupanja za tipični UJT uređaj je između 0,4 i 0,6 . Tako uzimajući u obzir vrijednost the = 0,5, i zamjenjujući je u gornjoj jednadžbi dobivamo:

Kad je napajanje UKLJUČENO, napon kroz otpornik RT puni kondenzator CT prema razini napajanja VBB. Sada se napon zaustavljanja Vp određuje pomoću Vp na B1 - B2, zajedno s UJT odnosom stajanja the kao: Vp = the VB1VB2 - VD.

Tako dugo napon VE na kondenzatoru ostaje niži od Vp, UJT stezaljke na B1, B2 pokazuju otvoreni krug.

Ali u trenutku kada napon na CT-u pređe Vp, jednokonusni tranzistor se aktivira, brzo prazneći kondenzator i započinjući novi ciklus.

Tijekom ispaljivanja UJT-a rezultira porastom potencijala preko R1, a smanjenjem potencijala preko R2.

Rezultirajući valni oblik na emiteru UJT stvara pilasti signal koji pokazuje pozitivan potencijal u B2 i negativni potencijal u B1 odvodima UJT

Područja primjene unijunkcijskog tranzistora

Slijede glavna područja primjene u kojima se jednokonusni tranzistori široko koriste.

• Okidački krugovi
• Oscilatorni krugovi
• Regulirani napon / struja.
• Krogovi temeljeni na timeru,
• Pilasti generatori,
• Krugovi za upravljanje fazama
• Bistabilne mreže

Glavne značajke

Lako dostupan i jeftin : Jeftina cijena i laka dostupnost UJT-ova zajedno s nekim iznimnim značajkama doveli su do široke primjene ovog uređaja u mnogim elektroničkim aplikacijama.

Niska potrošnja energije : Zbog značajke niske potrošnje energije u normalnim radnim uvjetima, uređaj se smatra nevjerojatnim prodorom u neprestanom nastojanju da se razviju razumno učinkoviti uređaji.

Pouzdan i visoko stabilan rad : Kada se koristi kao oscilator ili u krugu za aktiviranje kašnjenja, UJT radi s iznimnom pouzdanošću i s izuzetno preciznim izlaznim odzivom.

Osnovna konstrukcija unijunkcijskog tranzistora

Slika # 1

UJT je trokraki poluvodički uređaj koji uključuje jednostavnu konstrukciju kako je prikazano na gornjoj slici.

U ovoj konstrukciji, blok blago dopiranog silicijskog materijala n-tipa (koji ima karakteristike povećane otpornosti) pruža par osnovnih kontakata povezanih s dva kraja jedne površine i aluminijsku šipku legiranu na suprotnoj stražnjoj površini.

P-n spoj uređaja stvoren je na granici aluminijske šipke i silicijskog bloka n-tipa.

Ovako formiran jedan p-n spoj razlog je naziva uređaja 'unijunction' . Uređaj je u početku bio poznat kao duo (dvostruka) bazna dioda zbog pojave para baznih kontakata.

Primijetite da je na gornjoj slici da je aluminijska šipka stopljena / spojena na silikonskom bloku u položaju bliže kontaktu baze 2 od kontakta baze 1, a također je i stezaljka baza 2 postala pozitivna u odnosu na stezaljku baze 1 po VBB voltima. Kako ovi aspekti utječu na rad UJT-a bit će očito u sljedećim odjeljcima

Simbolički prikaz

Simbolički prikaz unijunkcijskog tranzistora može se vidjeti na donjoj slici.

Slika # 2

Primijetite da je terminal emitera prikazan pod kutom prema ravnoj crti koja prikazuje blok materijala tipa n. Glava strelice može se vidjeti usmjerena u smjeru tipičnog protoka struje (rupe) dok je jednosmjerni uređaj u prednjem položaju, aktiviranom ili provodnom stanju.

Istosmjerni tranzistorski ekvivalentni krug

Slika # 3

Ekvivalentni UJT sklop može se vidjeti na gore prikazanoj slici. Možemo pronaći koliko je relativno jednostavan ovaj sklop koji uključuje nekoliko otpornika (jedan fiksni, jedan podesiv) i osamljenu diodu.

Otpor RB1 prikazuje se kao podesivi otpornik s obzirom na to da će se njegova vrijednost mijenjati kako se mijenja trenutni IE. Zapravo, u bilo kojem tranzistoru koji predstavlja unijukciju, RB1 može fluktuirati od 5 kΩ do 50 Ω za bilo koju ekvivalentnu promjenu IE od 0 do 50 = μA. Međubazni otpor RBB predstavlja otpor uređaja između stezaljki B1 i B2 kada je IE = 0. U formuli za to je,

RBB = (RB1 + RB2) | IE = 0

Raspon RBB-a obično je unutar 4 i 10 k. Postavljanje aluminijske šipke, kao što je prikazano na prvoj slici, daje relativne veličine RB1, RB2 kada je IE = 0. Vrijednost VRB1 (kada je IE = 0) možemo procijeniti pomoću zakona o razdjelniku napona, kako je dano u nastavku:

VRB1 = (RB1 x VBB) / (RB1 + RB2) = ηVBB (s IE = 0)

Grčko slovo the (eta) poznat je kao svojstveni omjer odstupanja jednosmjernog tranzistorskog uređaja i definiran je pomoću:

η = RB1 / (RB1 + RB2) (s IE = 0) = RB1 / RBB

Za naznačeni napon emitora (VE) veći od VRB1 (= ηVBB) zbog pada napona VD naprijed (0,35 → 0,70 V), dioda će se aktivirati. U idealnom slučaju možemo pretpostaviti stanje kratkog spoja, takvo da će IE početi provoditi putem RB1. Kroz jednadžbu, nivo okidačkog napona emitera može se izraziti kao:

VP = ηVBB + VD

Glavne karakteristike i rad

Karakteristike reprezentativnog unijunkcijskog tranzistora za VBB = 10 V naznačene su na donjoj slici.

Slika # 4

Možemo vidjeti da za potencijal emitera naznačen na lijevoj strani vršne točke, vrijednost IE nikad ne prelazi IEO (koji je u mikroamperima). Trenutni IEO manje-više slijedi ICO struje obrnutog propuštanja konvencionalnog bipolarnog tranzistora.

Ovo se područje naziva graničnim područjem, kao što je također naznačeno na sl.

Čim se postigne vodljivost pri VE = VP, potencijal emitera VE smanjuje se kako se povećava potencijal IE, što je upravo u skladu s opadajućim otporom RB1 za povećanje struje IE, kao što je prethodno objašnjeno.

Gornja karakteristika daje jednosmjerni tranzistor s vrlo stabilnim područjem negativnog otpora, što omogućuje uređaju rad i izuzetno pouzdanu primjenu.

Tijekom gornjeg postupka moglo bi se očekivati ​​konačno postizanje točke u dolini, a svako povećanje IE izvan tog raspona uzrokuje da uređaj uđe u područje zasićenja.

Slika # 3 prikazuje diodni ekvivalentni krug u istoj regiji sa sličnim pristupom karakteristikama.

Pad vrijednosti otpora uređaja u aktivnom području uzrokovan je ubrizganim rupama u blok tipa n od aluminijske šipke tipa p čim se dogodi pucanje uređaja. To rezultira povećanjem broja rupa na presjeku n-tipa, povećava broj slobodnih elektrona, što uzrokuje pojačanu vodljivost (G) na uređaju s ekvivalentnim smanjenjem otpora (R ↓ = 1 / G ↑)

Važni parametri

Pronaći ćete tri dodatna važna parametra povezana s jednokonusnim tranzistorom, a to su IP, VV i IV. Sve su to naznačene na slici # 4.

Zapravo ih je prilično lako razumjeti. Uobičajeno postojeće karakteristike emitera mogu se saznati sa donje slike # 5.

Slika # 5

Ovdje možemo primijetiti da je IEO (μA) neprimjetan jer je vodoravna skala kalibrirana u miliamperima. Svaka krivulja koja siječe okomitu os odgovarajući je rezultat VP. Za konstantne vrijednosti η i VD, vrijednost VP mijenja se u skladu s VBB, kako je formulirano u nastavku:

Tehnički list tranzistora s unijunkcijom

Standardni raspon tehničkih specifikacija za UJT možete naučiti na slici # 5 u nastavku.

Pojedinosti UJT pinouta

Pojedinosti o pinoutu također su uključene u gornju tablicu podataka. Primijetite da su osnovni terminali B1 i B2 smješteni su jedan nasuprot drugome dok je emiterska iglica JE smješteno je u središtu, između ove dvije.

Štoviše, osnovni zatik koji bi trebao biti povezan s višim razinama opskrbe smješten je blizu ispupčenja na ovratniku paketa.

Kako se koristi UJT za pokretanje SCR-a

Jedna relativno popularna aplikacija UJT-a je za aktiviranje uređaja za napajanje kao što je SCR. Osnovne komponente ove vrste okidačkog kruga prikazane su na dolje prikazanom dijagramu # 6.

Slika 6. Pokretanje SCR-a pomoću UJT-a

Slika # 7: UJT linija opterećenja za aktiviranje vanjskog uređaja poput SCR-a

Glavne vremenske komponente čine R1 i C, dok R2 djeluje poput padajućih otpornika za izlazni napon aktiviranja.

Kako izračunati R1

Otpor R1 mora se izračunati kako bi se osiguralo da teretni vod definiran R1 putuje kroz karakteristike uređaja unutar područja negativnog otpora, što znači, prema desnoj strani vršne točke, ali prema lijevoj strani točke doline, kako je naznačeno u Slika 7.

Ako teretni vod ne može prijeći desnu stranu vršne točke, uređaj za spajanje ne može se pokrenuti.

Formula R1 koja jamči uvjet uključenja može se odrediti nakon što uzmemo u obzir vršnu točku gdje su IR1 = IP i VE = VP. Jednadžba IR1 = IP izgleda logično jer je struja punjenja kondenzatora u ovom trenutku jednaka nuli. Znači, kondenzator u ovoj specifičnoj točki prolazi kroz punjenje do stanja pražnjenja.

Stoga za gornji uvjet možemo napisati:

Alternativno, kako biste zajamčili potpuno isključivanje SCR-a:

R1> (V - Vv) / Iv

To implicira da opseg odabira otpornika R1 mora biti onako kako je izraženo kako je dano u nastavku:

(V - Vv) / Iv

Kako izračunati R2

Otpor R2 mora biti primjereno mali da osigura da SCR ne bude lažno pokrenut naponom VR2 na R2 kada je IE A 0 Amp. Za to se VR2 mora izračunati prema sljedećoj formuli:

VR2 ≅ R2V / (R2 + RBB) (kada je IE ≅ 0)

Kondenzator osigurava vremensko kašnjenje između okidačkih impulsa, a također određuje duljinu svakog impulsa.

Kako izračunati C

Pozivajući se na donju sliku, čim se krug napaja, napon VE koji je jednak VC započet će punjenje kondenzatora prema naponu VV, kroz vremensku konstantu τ = R1C.

Slika # 8

Opća jednadžba koja određuje razdoblje punjenja C u UJT mreži je:

vc = Vv + (V - Vv) (1 - je^-t / R1C)

Kroz naše prethodne izračune već znamo volaciju preko R2 tijekom gore navedenog razdoblja punjenja kondenzatora. Sada, kada je vc = vE = Vp, UJT uređaj prelazi u stanje UKLJ, što dovodi do pražnjenja kondenzatora preko RB1 i R2, brzinom ovisno o vremenskoj konstanti:

τ = (RB1 + R2) C

Sljedeća se jednadžba može koristiti za izračunavanje vremena pražnjenja kada

vc = vE

ti ≅ Vpe ^-t / (RB1 + R2) C

Ova je jednadžba postala malo složena zbog RB1, koji prolazi kroz smanjenje vrijednosti kako se povećava struja emitora, zajedno s drugim aspektima u krugu poput R1 i V, koji također utječu na brzinu pražnjenja C u cjelini.

Unatoč tome, ako se pozivamo na ekvivalentni krug kako je dat iznad slike # 8 (b), obično vrijednosti R1 i RB2 mogu biti takve da R1 može biti neznatno pogođen Théveninovom mrežom za konfiguraciju oko kondenzatora C, RB2 otpornici. Iako se čini da je napon V prilično velik, otporni razdjelnik koji pomaže Théveninovom naponu mogao bi se općenito previdjeti i eliminirati, kao što je prikazano na dolje smanjenom ekvivalentnom dijagramu:

Stoga nam pojednostavljena verzija pomaže da dobijemo sljedeću jednadžbu faze pražnjenja kondenzatora C, kada je VR2 na vrhuncu.

VR2 ≅ R2 (Vp - 0,7) / R2 + RB1

“kako provjeriti kondenzator multimetrom ”

Za više aplikacijskih sklopova također možete pogledajte ovaj članak

Prethodno: Mini krug primopredajnika Sljedeće: Protuprovalni alarmni krug PIR