Униюнкционен транзистор (UJT) - изчерпателен урок

Униюнкционен транзистор (UJT) - изчерпателен урок

Едноконечният транзистор е 3-терминално полупроводниково устройство, което за разлика от BJT има само един pn преход. По принцип е проектиран да се използва като едностепенна осцилаторна верига за генериране на импулсни сигнали, подходящи за приложения с цифрова верига.



UJT верига за релаксационен осцилатор

Однопосочният транзистор обикновено може да бъде свързан под формата на релаксационен осцилатор, както е показано в следващата основна схема.

схема на релаксационен осцилатор с помощта на UJT

Тук компонентите RT и CT работят като елементите за синхронизация и определят честотата или скоростта на трептене на UJT веригата.



За изчисляване на честотата на трептене можем да използваме следната формула, която включва едноконечно транзисторно присъщо съотношение на отклонение на като един от параметрите заедно с RT и CT за определяне на трептящите импулси.

Стандартната стойност на съотношението на изчакване за типично UJT устройство е между 0,4 и 0,6 . По този начин се има предвид стойността на на = 0,5 и замествайки го в горното уравнение получаваме:



Когато захранването е включено, напрежението през резистора RT зарежда кондензатора CT към захранващото ниво VBB. Сега напрежението на изключване Vp се определя от Vp през B1 - B2, заедно със съотношението на UJT на като: Vp = на VB1VB2 - VD.

Толкова дълго напрежението VE на кондензатора остава по-ниско от Vp, клемите UJT през B1, B2 показват отворена верига.

Но в момента, в който напрежението в CT надхвърли Vp, транзисторът с еднопосочен сигнал се задейства, бързо разрежда кондензатора и инициира нов цикъл.

По време на изстрелването на екземпляра на UJT, резултатът в R1 се увеличава и потенциалът през R2 пада.

Резултантната форма на вълната през излъчвателя на UJT генерира пилообразен сигнал, който показва положителен потенциал при B2 и отрицателен потенциал при B1 изводи на UJT

Области на приложение на еднопреходния транзистор

По-долу са основните области на приложение, където еднопосочните транзистори се използват широко.

  • Задействащи вериги
  • Осцилаторни вериги
  • Регулирани напрежения / ток.
  • Вериги, базирани на таймер,
  • Трионни генератори,
  • Вериги за фазово управление
  • Бистабилни мрежи

Основните функции

Лесно достъпен и евтин : Евтината цена и лесната наличност на UJT, заедно с някои изключителни функции, доведоха до широко приложение на това устройство в много електронни приложения.

Ниска консумация на енергия : Поради тяхната функция за ниска консумация на енергия при нормални работни условия, устройството се счита за невероятен пробив в постоянните усилия за разработване на разумно ефективни устройства.

Силно стабилна и надеждна работа : Когато се използва като генератор или в задействаща верига за забавяне, UJT работи с изключителна надеждност и с изключително точна реакция на изхода.

Основна конструкция на еднопреходния транзистор

Едноколесен транзистор (UJT): основна конструкция

Фигура 1

UJT е три-терминално полупроводниково устройство, което включва проста конструкция, както е показано на горната фигура.

В тази конструкция блок от леко допиран силициев материал от тип n (с повишена характеристика на съпротивление) осигурява двойка основни контакти, свързани към два края на едната повърхност, и алуминиев прът, легиран на противоположната задна повърхност.

P-n кръстовището на устройството е създадено на границата на алуминиевия прът и n-тип силициев блок.

Този така оформен единичен p-n кръстовище е причината за името на устройството „unijunction“ . Устройството първоначално е било известно като дуо (двоен) основен диод поради появата на двойка основни контакти.

Забележете, че на горната фигура алуминиевият прът е разтопен / слят върху силициевия блок в положение по-близо до контакта на основата 2 от контакта на основата 1, а също така клемата на основата 2 е станала положителна по отношение на клемата на база 1 от VBB волта. Как тези аспекти влияят върху работата на UJT ще стане ясно в следващите раздели

Символично представяне

Символичното представяне на еднопосочния транзистор може да се види на изображението по-долу.

Символично представяне на UJT

Фигура # 2

Обърнете внимание, че изводът на излъчвателя е показан с ъгъл спрямо права линия, която изобразява блока от материал от n-тип. Главата на стрелката може да се види насочена в посока на типичния ток (отвор), докато еднопроводното устройство е в преднапреднало, задействано или проводящо състояние.

Еднозначна транзисторна еквивалентна схема

UJT еквивалентна схема.

Фигура # 3

Еквивалентната схема на UJT може да бъде видяна на показаното по-горе изображение. Можем да открием колко относително проста е тази еквивалентна схема, която включва няколко резистора (един неподвижен, един регулируем) и единичен диод.

Съпротивлението RB1 се показва като регулируем резистор, като се има предвид, че стойността му ще се промени при промяна на текущия IE. Всъщност във всеки транзистор, който представлява едноконектор, RB1 може да варира от 5 kΩ до 50 Ω за всяка еквивалентна промяна на IE от 0 до 50 = μA. Междубазовото съпротивление RBB представлява съпротивлението на устройството между клеми B1 и B2, когато IE = 0. Във формула за това е,

RBB = (RB1 + RB2) | IE = 0

Обхватът на RBB обикновено е в рамките на 4 и 10 k. Поставянето на алуминиев прът, както е показано на първата фигура, осигурява относителните величини на RB1, RB2, когато IE = 0. Можем да изчислим стойността на VRB1 (когато IE = 0), използвайки закона за делителя на напрежението, както е дадено по-долу:

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

Гръцкото писмо на (ета) е известно като присъщо съотношение на отклонение на еднопосочното транзисторно устройство и се определя от:

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

За посоченото напрежение на емитер (VE), по-високо от VRB1 (= ηVBB) от спада на напрежението VD на диода (0,35 → 0,70 V), диодът ще се включи. В идеалния случай можем да приемем, че състоянието на късо съединение е такова, че IE ще започне да провежда чрез RB1. Чрез уравнение нивото на задействащото напрежение на излъчвателя може да бъде изразено като:

VP = ηVBB + VD

Основни характеристики и работа

Характеристиките на представителен еднопреходен транзистор за VBB = 10 V са посочени на фигурата по-долу.

Крива на UJT статична характеристика на излъчвателя

Фигура # 4

Виждаме, че за потенциала на емитер, посочен в лявата страна на пиковата точка, стойността на IE никога не надвишава IEO (който е в микроампери). Токът IEO горе-долу следва обратния ICO ток на изтичане на конвенционалния биполярен транзистор.

Този регион се нарича граничен регион, както е посочено и на фиг.

Веднага щом се постигне проводимост при VE = VP, емитерният потенциал VE намалява с увеличаване на IE потенциала, което е точно в съответствие с намаляващото съпротивление RB1 за увеличаване на тока IE, както беше обяснено по-рано.

Горната характеристика осигурява едноконечен транзистор с много стабилна зона с отрицателно съпротивление, което позволява на устройството да работи и да се прилага с изключителна надеждност.

По време на горния процес може да се очаква окончателно да бъде достигната точката на долината и всяко увеличение на IE извън този диапазон кара устройството да влезе в зоната на насищане.

Фигура # 3 показва диодна еквивалентна схема в същия регион с подобен подход на характеристиките.

Спадът в стойността на съпротивлението на устройството в активната област се причинява поради инжектираните отвори в n-тип блока от p-тип алуминиев прът веднага щом се случи изстрелването на устройството. Това води до увеличаване на количеството отвори в секцията от n-тип, увеличава броя на свободните електрони, причинявайки повишена проводимост (G) в устройството с еквивалентно намаляване на неговото съпротивление (R ↓ = 1 / G ↑)

Важни параметри

Ще намерите три допълнителни важни параметъра, свързани с едноконечен транзистор, които са IP, VV и IV. Всички те са посочени на фигура # 4.

Те всъщност са доста лесни за разбиране. Нормално съществуващата характеристика на излъчвателя може да се научи от фигура №5 по-долу.

Фигура # 5

Тук можем да забележим, че IEO (μA) е незабележим, тъй като хоризонталната скала е калибрирана в милиампера. Всяка от кривата, пресичаща вертикалната ос, е съответните резултати от VP. За постоянни стойности на η и VD, стойността на VP се променя в съответствие с VBB, както е формулирано по-долу:

Таблица с данни за транзистор за униюнкция

Стандартен набор от технически спецификации за UJT може да се научи от Фигура # 5 по-долу.

UJT лист с данни и конфигурация на пиновете

Подробности за пиновете на UJT

Подробностите за пиновете също са включени в горния лист с данни. Забележете, че базовите клеми В1 и B2 са разположени един срещу друг, докато излъчващият щифт Е е позициониран в центъра, между тези две.

Освен това основният щифт, който се предполага, че е свързан с по-високи нива на захранване, е разположен близо до издънката на яката на опаковката.

Как да използвам UJT за задействане на SCR

Едно относително популярно приложение на UJT е за задействане на захранващо устройство като SCR. Основните компоненти на този тип задействаща верига са изобразени на показаната по-долу диаграма # 6.

Фигура # 6: Задействане на SCR с помощта на UJT

UJT Load line за задействане на външно устройство като SCR

Фигура # 7: Линия за зареждане на UJT за задействане на външно устройство като SCR

Основните синхронизиращи компоненти са оформени от R1 и C, докато R2 работи като падащи резистори за изходното задействащо напрежение.

Как да изчислим R1

Резисторът R1 трябва да бъде изчислен, за да се гарантира, че товарната линия, определена от R1, преминава през характеристиките на устройството в рамките на отрицателното съпротивление, т.е. към дясната страна на върховата точка, но към лявата страна на точката на долината, както е посочено в Фигура # 7.

Ако товарната линия не е в състояние да пресече дясната страна на пиковата точка, едноконечното устройство не може да се стартира.

Формулата R1, която гарантира състоянието на включване, може да бъде определена, след като вземем предвид пиковата точка, където IR1 = IP и VE = VP. Уравнението IR1 = IP изглежда логично, тъй като зарядният ток на кондензатора в този момент е нула. Това означава, че кондензаторът в тази конкретна точка преминава през зареждане до състояние на разреждане.

Следователно за горното условие можем да напишем:

формула за задействане на външно устройство като SCR с UJT

Като алтернатива, за да се гарантира пълно изключване на SCR:

R1 > (V - Vv) / Iv

Това предполага, че обхватът на избор на резистора R1 трябва да бъде както е изразено, както е дадено по-долу:

(V - Vv) / Iv

Как да изчислим R2

Резисторът R2 трябва да бъде достатъчно малък, за да се гарантира, че SCR не се задейства фалшиво от напрежение VR2 през R2, когато IE ≅ 0 Amp. За това VR2 трябва да се изчисли по следната формула:

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

Кондензаторът осигурява забавяне във времето между задействащите импулси и също така определя дължината на всеки импулс.

Как да изчислим C

Позовавайки се на фигурата по-долу, веднага щом веригата се захрани, напрежението VE, което е равно на VC, ще започне да зарежда кондензатора към напрежение VV, чрез времева константа τ = R1C.

Фигура 8

Общото уравнение, което определя периода на зареждане на C в UJT мрежа, е:

vc = Vv + (V - Vv)( 1 - е / R1C)

Чрез нашите предишни изчисления ние вече знаем обхвата на R2 по време на горепосочения период на зареждане на кондензатора. Сега, когато vc = vE = Vp, UJT устройството ще влезе в състояние на включване, което ще доведе до разреждане на кондензатора през RB1 и R2, със скорост в зависимост от времевата константа:

τ = (RB1 + R2) C

Следното уравнение може да се използва за изчисляване на времето за разреждане, когато

vc = vE

вие ≅ Vpe / (RB1 + R2) C

Това уравнение се превърна в малко сложно поради RB1, което преминава през намаляване на стойността с увеличаване на емитерния ток, заедно с други аспекти във веригата като R1 и V, които също влияят на скоростта на разреждане на C като цяло.

Въпреки това, ако се позовем на еквивалентната схема, дадена по-горе на Фигура # 8 (b), обикновено стойностите на R1 и RB2 могат да бъдат такива, че мрежата на Thévenin за конфигурацията около кондензатора C може да бъде незначително засегната от R1, RB2 резистори. Въпреки че напрежението V изглежда доста голямо, резистивният разделител, подпомагащ напрежението на Thévenin, може да бъде пренебрегнат и елиминиран, както е показано на долната редуцирана еквивалентна диаграма:

Следователно, опростената версия по-горе ни помага да получим следното уравнение за фазата на разреждане на кондензатора C, когато VR2 е в своя пик.

VR2 ≅ R2 (Vp - 0.7) / R2 + RB1

За повече схеми за кандидатстване можете също вижте тази статия




Предишен: Мини приемо-предавателна верига Следваща: Алармена верига за PIR