Een unijunction-transistor is een halfgeleiderinrichting met drie aansluitingen die in tegenstelling tot een BJT slechts één enkele pn-overgang heeft. Het is in principe ontworpen om te worden gebruikt als een enkeltraps oscillatorcircuit voor het genereren van gepulseerde signalen die geschikt zijn voor digitale circuittoepassingen.
UJT-ontspanningsoscillatorcircuit
De unijunction-transistor kan typisch worden bedraad in de vorm van een relaxatie-oscillator, zoals getoond in het volgende basiscircuit.
Hier werken de componenten RT en CT als de timingelementen en bepalen ze de frequentie of de oscillatiesnelheid van het UJT-circuit.
Voor het berekenen van de oscillatiefrequentie kunnen we de volgende formule gebruiken, waarin de unijunction transistor intrinsieke stand-off ratio de als een van de parameters samen met RT en CT voor het bepalen van de oscillerende pulsen.
De standaardwaarde van de stand-off ratio voor een typisch UJT-apparaat ligt tussen 0,4 en 0,6 Dus gezien de waarde van de = 0,5, en als we het in de bovenstaande vergelijking vervangen, krijgen we:
Wanneer de voeding is ingeschakeld, laadt de spanning door de weerstand RT de condensator CT op naar het voedingsniveau VBB. Nu wordt de stand-off spanning Vp bepaald door Vp over B1 - B2, in combinatie met de UJT stand-off ratio de als: Vp = de VB1VB2 - VD.
Zolang de spanning VE over de condensator lager blijft dan de Vp, vertonen de UJT-klemmen over B1 en B2 een open circuit.
Maar op het moment dat de spanning over CT verder gaat dan Vp, wordt de unijunction-transistor geactiveerd, waardoor de condensator snel wordt ontladen en een nieuwe cyclus wordt gestart.
Tijdens het afvuren van de UJT resulteert dit in het potentieel over R1 om te stijgen en het potentieel over R2 om te dalen.
De resulterende golfvorm over de emitter van de UJT produceert een zaagtandsignaal, dat een positief gaande potentiaal vertoont bij B2 en een negatief gaande potentiaal bij B1-leads van de UJT
Toepassingsgebieden van unijunction-transistor
Hieronder volgen de belangrijkste toepassingsgebieden waar unijunction-transistors op grote schaal worden gebruikt.
- Schakelingen activeren
- Oscillatoren Circuits
- Spanning / stroomgeregelde voedingen.
- Timer gebaseerde schakelingen,
- Zaagtandgeneratoren,
- Fasecontrolecircuits
- Bistabiele netwerken
Belangrijkste kenmerken
Gemakkelijk toegankelijk en goedkoop : De goedkope prijs en gemakkelijke beschikbaarheid van UJT's, samen met enkele uitzonderlijke functies, hebben geleid tot een brede implementatie van dit apparaat in veel elektronische toepassingen.
Laag energieverbruik : Vanwege hun lage energieverbruik onder normale werkomstandigheden, wordt het apparaat beschouwd als een ongelooflijke doorbraak in de constante inspanning om redelijk efficiënte apparaten te ontwikkelen.
Zeer stabiele, betrouwbare werking : Bij gebruik als een oscillator of in een vertragingstriggerschakeling, werkt de UJT met extreme betrouwbaarheid en met een uiterst nauwkeurige outputrespons.
Unijunction Transistor Basisconstructie
Figuur 1
De UJT is een halfgeleiderapparaat met drie aansluitingen dat een eenvoudige constructie heeft, zoals weergegeven in de bovenstaande afbeelding.
In deze constructie verschaft een blok licht gedoteerd n-type siliciummateriaal (met verhoogde weerstandskarakteristiek) een paar basiscontacten die zijn verbonden met twee uiteinden van één oppervlak, en een aluminiumstaaf die is gelegeerd op het tegenoverliggende achteroppervlak.
De p-n-overgang van het apparaat wordt gemaakt op de rand van de aluminium staaf en het n-type siliconenblok.
Deze zo gevormde enkele p-n-overgang is de reden voor de naam van het apparaat 'unijunction' Het apparaat heette aanvankelijk duo (dubbele) basisdiode vanwege het optreden van een paar basiscontacten.
Merk op dat in de bovenstaande afbeelding de aluminium staaf is versmolten / samengevoegd op het siliciumblok op een positie dichter bij het basis 2-contact dan het basis 1-contact, en ook de basis 2-aansluiting positief is geworden ten opzichte van de basis 1-aansluiting door VBB volt. Hoe deze aspecten de werking van de UJT beïnvloeden, wordt in de volgende paragrafen duidelijk
Symbolische vertegenwoordiging
De symbolische weergave van de unijunction-transistor is te zien in de onderstaande afbeelding.
Figuur 2
Merk op dat de emitterterminal wordt weergegeven met een hoek ten opzichte van de rechte lijn die het blok van n-type materiaal weergeeft. De pijlpunt kan worden gezien in de richting van de typische stroom (gat) stroming terwijl de unijunction-inrichting zich in de voorwaarts voorgespannen, getriggerde of geleidende toestand bevindt.
Unijunction-transistor-equivalent circuit
Figuur 3
Het equivalente UJT-circuit is te zien in de hierboven getoonde afbeelding. We kunnen ontdekken hoe relatief eenvoudig dit equivalente circuit lijkt te zijn, dat een aantal weerstanden bevat (een vast, een instelbaar) en een solitaire diode.
De weerstand RB1 wordt weergegeven als een instelbare weerstand, aangezien de waarde ervan zal veranderen naarmate het huidige IE verandert. In feite kan RB1 in elke transistor die een unijunction vertegenwoordigt, fluctueren van 5 kΩ tot 50 Ω voor elke equivalente verandering van IE van 0 tot 50 = μA. De interbase-weerstand RBB vertegenwoordigt de weerstand van het apparaat tussen terminals B1 en B2 wanneer IE = 0. In de formule hiervoor is,
RBB = (RB1 + RB2) | IE = 0
Het bereik van RBB ligt normaal gesproken tussen 4 en 10 k. De plaatsing van de aluminium staaf zoals weergegeven in de eerste afbeelding geeft de relatieve magnitudes van RB1, RB2 wanneer IE = 0. We kunnen de waarde van VRB1 (wanneer IE = 0) schatten met behulp van de wet van de spanningsdeler, zoals hieronder weergegeven:
VRB1 = (RB1 x VBB) / (RB1 + RB2) = ηVBB (met IE = 0)
De Griekse letter de (eta) staat bekend als de intrinsieke afstandsverhouding van het unijunction-transistorapparaat en wordt gedefinieerd door:
η = RB1 / (RB1 + RB2) (met IE = 0) = RB1 / RBB
Voor de aangegeven emitterspanning (VE) hoger dan VRB1 (= ηVBB) door de voorwaartse spanningsval VD van de diode (0,35 → 0,70 V), wordt de diode geactiveerd. Idealiter mogen we uitgaan van de kortsluitconditie, zodanig dat IE via RB1 gaat geleiden. Door middel van vergelijking kan het triggerspanningsniveau van de emitter worden uitgedrukt als:
VP = ηVBB + VD
Hoofdkenmerken en werking
De kenmerken van een representatieve unijunction-transistor voor VBB = 10 V worden weergegeven in de onderstaande afbeelding.
Figuur 4
We kunnen zien dat, voor het emitterpotentieel aangegeven aan de linkerkant van het piekpunt, de IE-waarde nooit hoger is dan de IEO (die in microamperes staat). De huidige IEO volgt min of meer de omgekeerde lekstroom ICO van de conventionele bipolaire transistor.
Dit gebied wordt het afsnijgebied genoemd, zoals ook aangegeven in de fig.
Zodra geleiding wordt bereikt bij VE = VP, neemt de emitterpotentiaal VE af naarmate de IE-potentiaal toeneemt, wat precies in overeenstemming is met de afnemende weerstand RB1 voor toenemende stroom IE, zoals eerder uitgelegd.
Het bovenstaande kenmerk zorgt voor een unijunction-transistor met een zeer stabiel negatief weerstandsgebied, waardoor het apparaat kan werken en met extreme betrouwbaarheid kan worden toegepast.
Tijdens het bovenstaande proces kan worden verwacht dat het dalpunt uiteindelijk wordt bereikt, en elke toename van IE buiten dit bereik zorgt ervoor dat het apparaat het verzadigingsgebied binnengaat.
De figuur # 3 toont een diode-equivalentcircuit in dezelfde regio met een vergelijkbare karakteristieke benadering.
De daling van de weerstandswaarde van het apparaat in het actieve gebied wordt veroorzaakt door de geïnjecteerde gaten in het n-type blok door de p-type aluminium staaf zodra het afvuren van het apparaat plaatsvindt. Dit resulteert in een toename van het aantal gaten op de n-type sectie, waardoor het aantal vrije elektronen toeneemt, waardoor een verbeterde geleidbaarheid (G) over het apparaat ontstaat met een gelijkwaardige afname van de weerstand (R ↓ = 1 / G ↑)
Belangrijke parameters
U vindt drie aanvullende belangrijke parameters die zijn gekoppeld aan een unijunction-transistor, namelijk IP, VV en IV. Deze zijn allemaal aangegeven in figuur # 4.
Deze zijn eigenlijk vrij gemakkelijk te begrijpen. De normaal bestaande emitterkarakteristiek kan worden geleerd uit onderstaande afbeelding # 5.
Figuur # 5
Hier kunnen we zien dat IEO (μA) onmerkbaar is omdat de horizontale schaal is gekalibreerd in milliampère. Elk van de krommen die de verticale as doorsnijdt, is het overeenkomstige resultaat van VP. Voor constante waarden van η en VD verandert de VP-waarde in overeenstemming met VBB, zoals hieronder geformuleerd:
Unijunction Transistor Datasheet
Een standaardreeks technische specificaties voor de UJT is te vinden in Figuur # 5 hieronder.
UJT Pinout-gegevens
De pinout-details zijn ook opgenomen in het bovenstaande gegevensblad. Merk op dat de basisterminals B1 en B2 bevinden zich tegenover elkaar terwijl de emitterpin IS bevindt zich in het midden, tussen deze twee.
Bovendien bevindt de basispen die zou moeten worden verbonden met hogere voorraadniveaus zich nabij de uitloper op de kraag van de verpakking.
Hoe u een UJT gebruikt om een SCR te triggeren
Een relatief populaire toepassing van de UJT is voor het activeren van een vermogensapparaat zoals de SCR. De fundamentele componenten van dit type triggerschakeling worden weergegeven in het onderstaande diagram # 6.
Figuur 6: een SCR activeren met een UJT
Figuur 7: UJT-laadlijn voor een triggering voor een extern apparaat zoals SCR
De belangrijkste timingcomponenten worden gevormd door R1 en C, terwijl R2 werkt als een pull-down-weerstand voor de uitgangstriggerspanning.
Hoe R1 te berekenen
De weerstand R1 moet worden berekend om te garanderen dat de belastingslijn zoals gedefinieerd door R1 zich verplaatst via de kenmerken van het apparaat binnen het negatieve weerstandsgebied, d.w.z. naar de rechterkant van het piekpunt maar naar de linkerkant van het dalpunt zoals aangegeven in Afb # 7.
Als de belastingslijn de rechterkant van het piekpunt niet kan passeren, kan het unijunction-apparaat niet opstarten.
De R1-formule die een inschakelconditie garandeert, kan worden bepaald zodra we rekening houden met het piekpunt waarbij IR1 = IP en VE = VP. De vergelijking IR1 = IP ziet er logisch uit omdat de laadstroom van de condensator op dit punt nul is. Dit betekent dat de condensator op dit specifieke punt door een oplading naar een ontlaadtoestand gaat.
Voor de bovenstaande voorwaarde kunnen we daarom schrijven:
Als alternatief, om een volledige SCR-uitschakeling te garanderen:
R1> (V - Vv) / Iv
Dit houdt in dat het selectiebereik van de weerstand R1 moet zijn zoals hieronder weergegeven:
(V - Vv) / Iv
Hoe R2 te berekenen
De weerstand R2 moet voldoende klein zijn om ervoor te zorgen dat de SCR niet ten onrechte wordt geactiveerd door spanning VR2 over R2 wanneer IE ≅ 0 Amp. Hiervoor moet de VR2 worden berekend volgens de volgende formule:
VR2 ≅ R2V / (R2 + RBB) (wanneer IE ≅ 0)
De condensator zorgt voor de tijdsvertraging tussen de triggerpulsen en bepaalt ook de lengte van elke puls.
Hoe C te berekenen
Verwijzend naar de onderstaande afbeelding, zal de spanning VE die gelijk is aan VC, zodra het circuit wordt gevoed, de condensator opladen naar spanning VV, via een tijdconstante τ = R1C.
Figuur 8
De algemene vergelijking die de oplaadtijd van C in een UJT-netwerk bepaalt, is:
vc = Vv + (V - Vv) (1 - is-t / R1C)
Door onze eerdere berekeningen weten we al de vluchtigheid over R2 tijdens de bovenstaande oplaadperiode van de condensator. Nu, wanneer vc = vE = Vp, zal het UJT-apparaat in de AAN-stand gaan, waardoor de condensator ontlaadt via RB1 en R2, met een snelheid die afhangt van de tijdconstante:
τ = (RB1 + R2) C
De volgende vergelijking kan worden gebruikt om de ontlaadtijd te berekenen wanneer
vc = vE
jij ≅ Vpe -t / (RB1 + R2) C
Deze vergelijking is een beetje ingewikkeld geworden vanwege RB1, die in waarde afneemt naarmate de emitterstroom toeneemt, samen met andere aspecten in het circuit zoals R1 en V, die ook de ontladingssnelheid van C in het algemeen beïnvloeden.
Desondanks, als we verwijzen naar het equivalente circuit zoals hierboven weergegeven in figuur 8 (b), kunnen de waarden van R1 en RB2 typisch zo zijn dat een Thévenin-netwerk voor de configuratie rond de condensator C marginaal kan worden beïnvloed door de R1, RB2-weerstanden. Hoewel de spanning V vrij groot lijkt, kan de resistieve deler die de Thévenin-spanning ondersteunt, over het algemeen over het hoofd worden gezien en geëlimineerd, zoals weergegeven in het onderstaande verkleinde equivalente diagram:
Daarom helpt de vereenvoudigde versie hierboven ons om de volgende vergelijking te krijgen voor de ontlaadfase van de condensator C, wanneer VR2 op zijn hoogtepunt is.
VR2 ≅ R2 (Vp - 0,7) / R2 + RB1
Voor meer applicatiecircuits kunt u ook verwijs naar dit artikel
Vorige: Mini-transceivercircuit Volgende: PIR-inbraakalarmcircuit
