Unijunction Transistor (UJT) - átfogó bemutató

Az unijunction tranzisztor egy 3 terminálos félvezető eszköz, amely a BJT-vel ellentétben csak egyetlen pn csatlakozással rendelkezik. Alapvetően egylépcsős oszcillátor áramkörként történő felhasználásra tervezték digitális áramkörű alkalmazásokhoz alkalmas impulzusos jelek előállítására.

UJT relaxációs oszcillátor áramkör

Az unijunction tranzisztort tipikusan relaxációs oszcillátor formájában lehet bekötni, amint azt a következő alapáramkör mutatja.

Itt az RT és a CT alkatrészek úgy működnek, mint az időzítő elemek, és meghatározzák az UJT áramkör frekvenciáját vagy oszcillációs sebességét.

Az oszcilláló frekvencia kiszámításához a következő képletet használhatjuk, amely magában foglalja a unijunction tranzisztor belső stand-off aránya a mint az RT és a CT egyik paramétere az oszcilláló impulzusok meghatározásához.

A stand-off arány normál értéke egy tipikus UJT eszköznél 0,4 és 0,6 között van . Így figyelembe véve a a = 0,5, és ha a fenti egyenletben helyettesítjük, akkor kapjuk:

A tápellátás bekapcsolásakor az RT ellenálláson keresztüli feszültség a CT kondenzátort a VBB tápszint felé tölti. Most a Vp állófeszültséget a Vp határozza meg a B1 - B2 között, az UJT stand-off arányával együtt a mint: Vp = a VB1VB2 - VD.

A kondenzátoron át tartó VE feszültség olyan sokáig alacsonyabb marad, mint a Vp, míg a B1, B2 UJT kapcsai nyitott áramkört mutatnak.

De abban a pillanatban, amikor a CT feszültsége meghaladja a Vp értéket, az unijunction tranzisztor tüzel, gyorsan lemeríti a kondenzátort, és új ciklust indít.

Az UJT kilövési példánya során az R1-en keresztüli potenciál emelkedik, és az R2-nél csökken a potenciál.

Az így kapott hullámforma az UJT emitterén keresztül fűrészfog jelet eredményez, amely pozitív haladási potenciált mutat a B2-nél, és negatív potenciált mutat az UJT B1-vezetéseinél.

Az univerzális tranzisztor alkalmazási területei

Az alábbiakban bemutatjuk a fő alkalmazási területeket, ahol az unijunction tranzisztorokat széles körben használják.

• Indító áramkörök
• Oszcillátor áramkörök
• Feszültség / áram szabályozott tápok.
• Időzítő alapú áramkörök,
• Fűrészfoggenerátorok,
• Fázisvezérlő áramkörök
• Bistabilis hálózatok

Főbb jellemzői

Könnyen elérhető és olcsó : Az UJT-k olcsó ára és könnyű hozzáférhetősége, valamint néhány kivételes jellemzője ennek az eszköznek a széles körű bevezetését eredményezte számos elektronikus alkalmazásban.

Alacsony energia fogyasztás : Normál munkakörülmények között alacsony energiafogyasztási jellemzőjük miatt az eszközt hihetetlen áttörésnek tekintik az ésszerűen hatékony eszközök fejlesztésére irányuló folyamatos erőfeszítésekben.

Rendkívül stabil, megbízható működés : Oszcillátorként vagy késleltető indító áramkörként használva az UJT rendkívül megbízhatóan és rendkívül pontos kimeneti válasz mellett működik.

Az elágazó tranzisztor alapszerkezete

1.ábra

Az UJT egy három terminálos félvezető eszköz, amely a fenti ábrán látható egyszerű felépítést tartalmaz.

Ebben a konstrukcióban egy enyhén adalékolt n-típusú szilícium anyag tömbje (megnövelt ellenállási karakterisztikájú) biztosít egy alap érintkezõket, amelyek az egyik felület két végéhez kapcsolódnak, és a szemközti hátsó felületen ötvözött alumínium rúd.

A készülék p-n elágazása az alumínium rúd és az n típusú szilícium blokk határán jön létre.

Ez az így kialakult egyetlen p-n kereszteződés okozza az eszköz nevét „unijunction” . A készülék kezdetben a duó (dupla) bázis dióda egy pár érintkező pár előfordulása miatt.

Figyeljük meg, hogy a fenti ábrán az alumínium rúd összeolvad / összeolvad a szilícium tömbön olyan helyzetben, amely közelebb van a 2. alap érintkezőjéhez, mint az 1. alap érintkezőjéhez, és a 2. alap csatlakozó is pozitívvá vált az 1. alap csatlakozóhoz képest. által VBB volt. Hogy ezek a szempontok hogyan befolyásolják az UJT működését, a következő szakaszokban fog kiderülni

Szimbolikus ábrázolás

Az unijunction tranzisztor szimbolikus ábrázolása az alábbi képen látható.

2. ábra

Figyelje meg, hogy az emitter terminál szöget mutat az egyenes vonal felé, amely az n típusú anyag blokkját ábrázolja. A nyílfej látható a tipikus áram (furat) áramlásának irányába irányítva, miközben a nem csatlakozó eszköz előrefeszített, kiváltott vagy vezető állapotban van.

Egypontú tranzisztor egyenértékű áramköre

3. ábra

Az ekvivalens UJT áramkör a fenti ábrán látható. Megtalálhatjuk, milyen viszonylag egyszerűnek tűnik ez az egyenértékű áramkör, amely tartalmaz néhány ellenállást (egy fix, egy állítható) és egy diódát.

Az RB1 ellenállás állítható ellenállásként jelenik meg, figyelembe véve annak értékét, ahogy az aktuális IE változik. Valójában bármely tranzisztorban, amely unijunctiont képvisel, az RB1 5 kΩ és 50 Ω között ingadozhat, ha az IE bármely ekvivalens változása 0 és 50 = μA között változik. Az RBB bázisok közötti ellenállás az eszköz ellenállását jelenti a B1 és B2 kapcsok között, amikor IE = 0. Ennek képletében:

RBB = (RB1 + RB2) | IE = 0

Az RBB tartománya általában 4 és 10 k között van. Az alumínium rúd elhelyezése az első ábra szerint megadja az RB1, RB2 relatív nagyságát, amikor IE = 0. Meg tudjuk becsülni a VRB1 értékét (amikor IE = 0) a feszültségosztó törvény segítségével, az alábbiak szerint:

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

A görög levél a (eta) az uniunction tranzisztoros eszköz belső stand-off arányának nevezik, és az alábbiak határozzák meg:

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

A jelzett emitterfeszültség (VE), amely magasabb, mint a VRB1 (= ηVBB), a dióda VD (0,35 → 0,70 V) előrefeszültség-csökkenése esetén, a dióda bekapcsol. Ideális esetben feltételezhetjük a rövidzárlat állapotát, hogy az IE elkezdjen vezetni az RB1-en keresztül. Az egyenlet révén az emitter kiváltó feszültségszintje a következőképpen fejezhető ki:

VP = ηVBB + VD

Főbb jellemzők és munka

A VBB = 10 V reprezentatív unijunction tranzisztor jellemzőit az alábbi ábra mutatja.

4. ábra

Láthatjuk, hogy a csúcspont bal oldalán jelzett emitterpotenciál esetében az IE értéke soha nem haladja meg az IEO-t (ami mikroamperekben van). Az áram IEO nagyjából követi a hagyományos bipoláris tranzisztor ICO fordított szivárgási áramát.

Ezt a régiót cutoff régiónak nevezzük, amint azt az 1. ábra is mutatja.

Amint a vezetés eléri a VE = VP értéket, az IE potenciál növekedésével a VE sugárzó potenciál csökken, ami pontosan összhangban van az RB1 csökkenő ellenállással az áram IE növelése érdekében, amint azt korábban kifejtettük.

A fenti jellemző egy uniunction tranzisztort biztosít, amely rendkívül stabil negatív ellenállási régióval rendelkezik, amely lehetővé teszi az eszköz működését és rendkívül megbízhatóan történő alkalmazását.

A fenti folyamat során várhatóan a völgypont végleges elérése várható, és az IE ezen tartományon túli növekedése az eszköz belépését a telítettségi régióba okozza.

A 3. ábra egy diódaegyenértékű áramkört mutat ugyanabban a régióban, hasonló jellemzőkkel.

A készülék ellenállási értékének csökkenését az aktív tartományban az n típusú blokkba a p típusú alumínium rúd befecskendezett furatai okozzák, amint a készülék elsüt. Ez azt eredményezi, hogy az n típusú szakaszon a furatok száma megnő, ami növeli a szabad elektronok számát, ami megnövelt vezetőképességet (G) okoz az eszközön, az ellenállás ekvivalens csökkenésével (R ↓ = 1 / G ↑)

Fontos paraméterek

Három további fontos paramétert talál egy unijunction tranzisztorhoz, amelyek IP, VV és IV. Mindezeket a 4. ábra mutatja.

Ezeket valójában meglehetősen könnyű megérteni. A normálisan létező emitter jellemző az 5. ábra alól látható.

5. ábra

Itt megfigyelhetjük, hogy az IEO (μA) észrevehetetlen, mert a vízszintes skálát milliamperben kalibrálják. A függőleges tengelyt metsző görbe mindegyike a VP megfelelő eredménye. Η és VD állandó értékek esetén a VP értéke a VBB szerint változik, az alábbiak szerint:

Unjunction tranzisztor adatlap

Az UJT műszaki jellemzőinek szabványos tartománya az alábbi 5. ábrán tanulható meg.

UJT Pinout részletek

A pinout részleteit a fenti adatlap is tartalmazza. Figyelje meg, hogy az alap terminálok B1 és B2 szemben vannak, míg az emitter csap IS középen, e kettő között helyezkedik el.

Ezenkívül az alapcsap, amely állítólag magasabb ellátási szintekkel van összekötve, a csomagolás gallérján lévő kiálló hajtás közelében helyezkedik el.

Hogyan lehet használni az UJT-t az SCR kiváltásához

Az UJT egyik viszonylag népszerű alkalmazása az erőforrások, például az SCR kiváltására. Az ilyen típusú kiváltó áramkör alapvető elemeit a 6. ábra mutatja.

6. ábra: SCR kiváltása UJT használatával

7. ábra: UJT terhelési vonal egy külső eszköz, például az SCR kiváltásához

A fő időzítő komponenseket R1 és C alkotja, míg R2 úgy működik, mint egy lehúzható ellenállás a kimeneti kiváltó feszültség szempontjából.

Az R1 kiszámítása

Az R1 ellenállást úgy kell kiszámítani, hogy garantáljuk, hogy az R1 által meghatározott terhelési vonal a készülék jellemzői révén a negatív ellenállási tartományon belül halad, vagyis a csúcspont jobb oldala felé, de a völgypont bal oldala felé, az alábbiak szerint: 7. ábra.

Ha a tehervonal nem képes átlépni a csúcspont jobb oldalát, akkor az egyirányú eszköz nem indulhat el.

Az R1 képlet, amely garantálja a bekapcsolt állapotot, meghatározható, ha figyelembe vesszük a csúcspontot, ahol IR1 = IP és VE = VP. Az IR1 = IP egyenlet logikusnak tűnik, mivel a kondenzátor töltőárama ezen a ponton nulla. Ez azt jelenti, hogy a kondenzátor ezen a ponton egy töltésen keresztül egy kisütési állapotba kerül.

A fenti feltételre tehát írhatunk:

Alternatív megoldásként a teljes SCR kikapcsolásának garantálása érdekében:

R1> (V - Vv) / Iv

Ez azt jelenti, hogy az R1 ellenállás választási tartományát az alábbiak szerint kell kifejezni:

(V - Vv) / Iv

Az R2 kiszámítása

Az R2 ellenállásnak megfelelően kicsinek kell lennie annak biztosítására, hogy az SCR-t ne indítsa el hamisan az R2-n keresztüli VR2 feszültség, amikor IE ≅ 0 Amp. Ehhez a VR2-t a következő képlet szerint kell kiszámítani:

VR2 ≅ R2V / (R2 + RBB) (amikor IE ≅ 0)

A kondenzátor biztosítja a kiváltó impulzusok közötti késleltetést, és meghatározza az egyes impulzusok hosszát is.

Hogyan számoljuk ki a C értéket?

Az alábbi ábrára hivatkozva, amint az áramkör be van kapcsolva, a VC-vel egyenlő VE feszültség megkezdi a kondenzátor töltését a VV feszültség felé, egy τ = R1C időállandó révén.

8. ábra

Az általános egyenlet, amely meghatározza a C töltési periódusát egy UJT hálózatban:

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

Korábbi számításaink alapján már ismerjük az R2 feszültségét a kondenzátor fenti töltési ideje alatt. Most, amikor vc = vE = Vp, az UJT eszköz bekapcsolt állapotba kerül, aminek következtében a kondenzátor RB1 és R2 útján kisüt, az időállandótól függő sebességgel:

τ = (RB1 + R2) C

A következő egyenlet használható a kisütési idő kiszámításához, amikor

vc = vE

te ≅ Vpe ^-t / (RB1 + R2) C

Ez az egyenlet kissé bonyolulttá vált az RB1 miatt, amely értékcsökkenésen megy keresztül, miközben az emitteráram növekszik, valamint az áramkör egyéb aspektusai, például R1 és V, amelyek összességében befolyásolják a C kisülési sebességét is.

Ennek ellenére, ha a 8. (b) ábra fenti egyenértékű áramkörére hivatkozunk, akkor az R1 és az RB2 értékei általában olyanok lehetnek, hogy a C kondenzátor körüli konfigurációhoz tartozó Thévenin-hálózatot az R1 marginálisan befolyásolhatja, RB2 ellenállások. Bár az V feszültség meglehetősen nagynak tűnik, a Thévenin feszültséget segítő rezisztív osztót általában figyelmen kívül lehet hagyni és kiküszöbölni, amint azt az alábbi csökkentett ekvivalens diagram mutatja:

Ezért a fenti egyszerűsített változat segít abban, hogy az alábbi egyenletet kapjuk meg a C kondenzátor kisülési fázisához, amikor a VR2 a csúcson van.

VR2 ≅ R2 (Vp - 0,7) / R2 + RB1

További alkalmazási áramkörökért szintén lásd ezt a cikket

Előző: Mini adó-vevő áramkör Következő: PIR betörésjelző áramkör