Unijunkční tranzistor (UJT) - komplexní výukový program

Unijunkční tranzistor (UJT) - komplexní výukový program

Unijunkční tranzistor je polovodičové zařízení se 3 svorkami, které je na rozdíl od BJT vybaveno pouze jedním pn spojem. Je v zásadě navržen k použití jako jednostupňový obvod oscilátoru pro generování pulzních signálů vhodných pro aplikace s digitálními obvody.

UJT relaxační oscilátorový obvod

Unijunkční tranzistor může být obvykle zapojen ve formě relaxačního oscilátoru, jak je znázorněno v následujícím základním obvodu.



relaxační oscilátorový obvod pomocí UJT

Zde komponenty RT a CT fungují jako časovací prvky a určují frekvenci nebo rychlost kmitání obvodu UJT.



Pro výpočet oscilační frekvence můžeme použít následující vzorec, který zahrnuje unijunkční tranzistorový vnitřní odstupový poměr the jako jeden z parametrů spolu s RT a CT pro stanovení oscilačních pulzů.

Standardní hodnota poměru odstupu pro typické zařízení UJT je mezi 0,4 a 0,6 . Tedy s ohledem na hodnotu the = 0,5 a dosazením do výše uvedené rovnice získáme:



Když je napájení zapnuto, napětí přes odpor RT nabíjí kondenzátor CT směrem k úrovni napájení VBB. Nyní je stand-off napětí Vp určováno Vp napříč B1 - B2, ve spojení s UJT stand-off poměrem the jako: Vp = the VB1VB2 - VD.

Tak dlouho zůstává napětí VE na kondenzátoru nižší než Vp, svorky UJT na B1, B2 vykazují otevřený obvod.

Ale v okamžiku, kdy napětí na CT překročí Vp, unijunkční tranzistor vystřelí, rychle vybije kondenzátor a zahájí nový cyklus.



Během instance střelby UJT má za následek nárůst potenciálu napříč R1 a pokles potenciálu napříč R2.

Výsledný tvar vlny napříč emitorem UJT produkuje pilovitý signál, který vykazuje pozitivní potenciál na B2 a negativní potenciál na B1 vede UJT

Oblasti použití unijunkčního tranzistoru

Níže jsou uvedeny hlavní oblasti použití, kde jsou široce používány unijunkční tranzistory.

  • Spouštěcí obvody
  • Obvody oscilátorů
  • Napěťově / proudově regulované zdroje.
  • Obvody založené na časovači,
  • Generátory pilových zubů,
  • Obvody fázového řízení
  • Bistabilní sítě

Hlavní rysy

Snadno přístupné a levné : Levná cena a snadná dostupnost UJT spolu s některými výjimečnými funkcemi vedla k široké implementaci tohoto zařízení v mnoha elektronických aplikacích.

Malá spotřeba energie : Vzhledem k jejich nízké spotřebě energie za normálních pracovních podmínek je zařízení považováno za neuvěřitelný průlom v neustálém úsilí vyvíjet přiměřeně efektivní zařízení.

Vysoce stabilní spolehlivý provoz : Při použití jako oscilátor nebo v obvodu spouštějícím zpoždění pracuje UJT s extrémní spolehlivostí a s extrémně přesnou výstupní odezvou.

Základní konstrukce tranzistoru Unijunction

Unijunkční tranzistor (UJT): základní konstrukce

Obrázek 1

UJT je třívodičové polovodičové zařízení, které má jednoduchou konstrukci, jak je znázorněno na výše uvedeném obrázku.

V této konstrukci poskytuje blok mírně dotovaného silikonového materiálu typu n (majícího zvýšenou charakteristiku odporu) dvojici základních kontaktů spojených se dvěma konci jednoho povrchu a hliníkovou tyč legovanou na protilehlém zadním povrchu.

Spojení p-n zařízení je vytvořeno na hranici hliníkové tyče a silikonového bloku typu n.

Toto takto vytvořené jediné spojení p-n je důvodem pro název zařízení „unijunction“ . Zařízení bylo původně známé jako duální (dvojitá) dioda z důvodu výskytu dvojice základních kontaktů.

Všimněte si, že na výše uvedeném obrázku je hliníková tyč spojena / sloučena na silikonovém bloku v poloze blíže ke kontaktu základny 2 než ke kontaktu základny 1 a také svorka základny 2 se stala pozitivní vzhledem ke svorce základny 1 podle VBB voltů. Jak tyto aspekty ovlivňují fungování UJT, bude zřejmé v následujících částech

Symbolické znázornění

Symbolické znázornění unijunkčního tranzistoru je vidět na obrázku níže.

Symbolické znázornění UJT

Obrázek č. 2

Všimněte si, že terminál emitoru je zobrazen s úhlem k přímce, která zobrazuje blok materiálu typu n. Hlava šipky může být viděna směřující ve směru typického proudu (díry), zatímco unijunkční zařízení je v předpjatém, spouštěném nebo vodivém stavu.

Unijunkční ekvivalentní obvod tranzistoru

Ekvivalentní obvod UJT.

Obrázek č. 3

Ekvivalentní obvod UJT lze vidět na výše uvedeném obrázku. Můžeme zjistit, jak relativně jednoduchý se tento ekvivalentní obvod zdá být, který obsahuje pár rezistorů (jeden pevný, jeden nastavitelný) a solitární diodu.

Odpor RB1 je zobrazen jako nastavitelný rezistor vzhledem k tomu, že jeho hodnota se bude měnit se změnou aktuálního IE. Ve skutečnosti v každém tranzistoru, který představuje unijunkci, může RB1 kolísat od 5 kΩ do 50 Ω pro jakoukoli ekvivalentní změnu IE z 0 na 50 = μA. Mezibázový odpor RBB představuje odpor zařízení mezi svorkami B1 a B2, když IE = 0. Ve vzorci pro toto je

RBB = (RB1 + RB2) | IE = 0

Rozsah RBB je obvykle v rozmezí 4 a 10 k. Umístění hliníkové tyče, jak je znázorněno na prvním obrázku, poskytuje relativní velikosti RB1, RB2, když IE = 0. Hodnotu VRB1 (když IE = 0) můžeme odhadnout pomocí zákona děliče napětí, jak je uvedeno níže:

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

Řecký dopis the (eta) je známý jako vnitřní odstupový poměr unijunkčního tranzistorového zařízení a je definován:

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

U indikovaného napětí emitoru (VE) vyššího než VRB1 (= ηVBB) poklesem dopředného napětí diody VD (0,35 → 0,70 V) se dioda zapne. V ideálním případě můžeme předpokládat stav zkratu, takže IE začne fungovat přes RB1. Prostřednictvím rovnice lze úroveň spouštěcího napětí emitoru vyjádřit jako:

VP = ηVBB + VD

Hlavní charakteristiky a práce

Vlastnosti reprezentativního unijunkčního tranzistoru pro VBB = 10 V jsou uvedeny na následujícím obrázku.

UJT statická charakteristika emitoru

Obrázek č. 4

Vidíme, že pro emitorový potenciál označený na levé straně bodu špičky hodnota IE nikdy nepřekročí IEO (který je v mikroamperech). Aktuální IEO víceméně sleduje reverzní svodový proud ICO konvenčního bipolárního tranzistoru.

Tato oblast se označuje jako mezní oblast, jak je také naznačeno na obr.

Jakmile je dosaženo vedení při VE = VP, emitorový potenciál VE klesá s rostoucím potenciálem IE, což je přesně v souladu se snižujícím se odporem RB1 pro zvyšování proudu IE, jak bylo vysvětleno dříve.

Výše uvedená charakteristika poskytuje unijunkční tranzistor s vysoce stabilní oblastí záporného odporu, který umožňuje zařízení pracovat a používat s extrémní spolehlivostí.

Během výše uvedeného procesu lze očekávat, že bude konečně dosaženo bodu údolí a jakékoli zvýšení IE nad tento rozsah způsobí, že zařízení vstoupí do oblasti nasycení.

Obrázek č. 3 ukazuje diodový ekvivalentní obvod ve stejné oblasti s přístupem podobných charakteristik.

Pokles hodnoty odporu zařízení v aktivní oblasti je způsoben vstřikovanými otvory do bloku typu n hliníkovou tyčí typu p, jakmile dojde k vystřelení zařízení. To má za následek zvýšení počtu otvorů v sekci typu n zvyšuje počet volných elektronů, což způsobuje zvýšenou vodivost (G) v zařízení s ekvivalentním snížením jeho odporu (R ↓ = 1 / G ↑)

Důležité parametry

Najdete tři další důležité parametry spojené s unijunkčním tranzistorem, kterými jsou IP, VV a IV. To vše je uvedeno na obrázku č. 4.

Ve skutečnosti je to docela snadné pochopit. Normálně existující charakteristiku vysílače lze zjistit z obrázku č. 5 níže.

Obrázek č. 5

Zde můžeme pozorovat, že IEO (μA) je nepozorovatelný, protože horizontální měřítko je kalibrováno v miliampérech. Každá z křivek protínajících svislou osu je odpovídajícím výsledkem VP. Pro konstantní hodnoty η a VD se hodnota VP mění v souladu s VBB, jak je formulováno níže:

Unijunction Transistor Datasheet

Standardní řadu technických specifikací pro UJT lze zjistit z obrázku č. 5 níže.

Konfigurace datového listu UJT a konfigurace pinout

UJT Pinout Podrobnosti

Podrobnosti o zapojení jsou také zahrnuty ve výše uvedeném datovém listu. Všimněte si, že základní terminály B1 a B2 jsou umístěny naproti sobě, zatímco kolík vysílače JE je umístěn uprostřed, mezi těmito dvěma.

Kromě toho je základový kolík, který má být spojen s vyššími úrovněmi napájení, umístěn poblíž vypouštěcího výstřelu na límci obalu.

Jak používat UJT pro spuštění SCR

Jedna relativně populární aplikace UJT je pro spouštění napájecího zařízení, jako je SCR. Základní komponenty tohoto typu spouštěcího obvodu jsou znázorněny na níže uvedeném diagramu č. 6.

Obrázek č. 6: Spuštění SCR pomocí UJT

UJT Load line pro spuštění externího zařízení, jako je SCR

Obrázek # 7: UJT Load line pro spouštění pro externí zařízení, jako je SCR

Hlavní časovací komponenty jsou tvořeny R1 a C, zatímco R2 funguje jako stahovací odpory pro spouštěcí napětí výstupu.

Jak vypočítat R1

Odpor R1 musí být vypočítán, aby bylo zaručeno, že linie zatížení definovaná R1 prochází charakteristikami zařízení v oblasti záporného odporu, tj. Směrem k pravé straně vrcholového bodu, ale k levé straně dolního bodu, jak je uvedeno v Obr.

Pokud linie zatížení není schopna překročit pravou stranu bodu špičky, nemůže se unijunkční zařízení spustit.

Vzorec R1, který zaručuje podmínku zapnutí, lze určit, jakmile vezmeme v úvahu špičkový bod, kde IR1 = IP a VE = VP. Rovnice IR1 = IP vypadá logicky, protože nabíjecí proud kondenzátoru je v tomto okamžiku nulový. To znamená, že kondenzátor v tomto konkrétním bodě přechází nabíjením do stavu vybití.

Za výše uvedené podmínky tedy můžeme napsat:

vzorec pro spuštění externího zařízení, jako je SCR s UJT

Alternativně, aby bylo zaručeno úplné vypnutí SCR:

R1> (V - Vv) / Iv

To znamená, že rozsah výběru rezistoru R1 musí být vyjádřen níže uvedeným způsobem:

(V - Vv) / Iv

Jak vypočítat R2

Rezistor R2 musí být dostatečně malý, aby zajistil, že SCR nebude falešně spuštěno napětím VR2 napříč R2, když IE ≅ 0 Amp. K tomu je třeba VR2 vypočítat podle následujícího vzorce:

VR2 ≅ R2V / (R2 + RBB) (při IE ≅ 0)

Kondenzátor poskytuje časové zpoždění mezi spouštěcími impulsy a také určuje délku každého impulzu.

Jak vypočítat C

S odkazem na obrázek níže, jakmile je obvod napájen, napětí VE, které se rovná VC, začne nabíjet kondenzátor směrem k napětí VV, prostřednictvím časové konstanty τ = R1C.

Postavení 8

Obecná rovnice, která určuje dobu nabíjení C v síti UJT, je:

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

Prostřednictvím našich předchozích výpočtů již známe kolísání napříč R2 během výše uvedené doby nabíjení kondenzátoru. Nyní, když vc = vE = Vp, se zařízení UJT dostane do stavu zapnutí, což způsobí vybití kondenzátoru přes RB1 a R2, s rychlostí závislou na časové konstantě:

τ = (RB1 + R2) C.

Následující rovnici lze použít pro výpočet doby vybíjení, když

vc = vE

ty ≅ Vpe -t / (RB1 + R2) C.

Tato rovnice se stala trochu složitější kvůli RB1, která prochází poklesem hodnoty, jak se zvyšuje proud emitoru, spolu s dalšími aspekty v obvodu, jako jsou R1 a V, které také ovlivňují celkovou rychlost vybíjení C.

Navzdory tomu, pokud odkazujeme na ekvivalentní obvod, jak je uvedeno výše, obrázek č. 8 (b), mohou být hodnoty R1 a RB2 obvykle takové, že Théveninova síť pro konfiguraci kolem kondenzátoru C může být okrajově ovlivněna R1, Rezistory RB2. I když se napětí V jeví jako poměrně velké, odporový dělič napomáhající Théveninovu napětí lze obecně přehlédnout a eliminovat, jak ukazuje níže uvedený redukovaný ekvivalentní diagram:

Zjednodušená verze výše nám tedy pomáhá získat následující rovnici pro fázi vybíjení kondenzátoru C, když je VR2 na svém vrcholu.

VR2 ≅ R2 (Vp - 0,7) / R2 + RB1

Pro více aplikačních obvodů můžete také viz tento článek




Předchozí: Mini Transceiver Circuit Další: Okruh poplachu proti vloupání PIR