Unijunction Transistor (UJT) - Omfattende vejledning

Prøv Vores Instrument Til At Fjerne Problemer





En unijunction transistor er en 3 terminal halvleder enhed, der er ulig en BJT har kun en enkelt pn junction. Det er grundlæggende designet til at blive brugt som et enkelt-trins oscillatorkredsløb til generering af pulsede signaler, der er egnede til digitale kredsløbsprogrammer.

UJT Relaxation Oscillator Circuit

Unjunktionstransistoren kunne typisk være kablet i form af en afslapningsoscillator som vist i det følgende grundlæggende kredsløb.



afslapningsoscillatorkredsløb ved hjælp af UJT

Her fungerer komponenterne RT og CT som timingelementerne og bestemmer frekvensen eller svingningshastigheden for UJT-kredsløbet.

Til beregning af oscilleringsfrekvensen kan vi bruge følgende formel, som indeholder unijunction transistor iboende stand-off-forhold det som en af ​​parametrene sammen med RT og CT til bestemmelse af de oscillerende impulser.



Standardværdien af ​​stand-off-forholdet for en typisk UJT-enhed er mellem 0,4 og 0,6 . Således overvejer værdien af det = 0,5, og at erstatte det i ovenstående ligning får vi:

Når forsyningen er tændt, oplader spændingen gennem modstanden RT kondensatoren CT mod forsyningsniveauet VBB. Nu bestemmes stand-off-spændingen Vp af Vp over B1 - B2, i forbindelse med UJT-stand-off-forholdet det som: Vp = det VB1VB2 - VD.

I så længe forbliver spændingen VE over kondensatoren lavere end Vp, UJT-terminalerne over B1, B2 udviser et åbent kredsløb.

Men i det øjeblik spændingen over CT går ud over Vp, affyres unijunction transistoren, aflader hurtigt kondensatoren og starter en ny cyklus.

Under UJT's affyringsinstans resulterer potentialet i R1 i at stige, og potentialet i R2 falder.

Den resulterende bølgeform over UJT-emitteren producerer et savtandsignal, der udviser et positivt potentiale ved B2, og et negativt potentiale ved B1-ledninger af UJT

Anvendelsesområder for Unijunction Transistor

Følgende er de vigtigste anvendelsesområder, hvor unijunction transistorer er meget udbredt.

  • Udløserkredsløb
  • Oscillatorer kredsløb
  • Spænding / strømstyret forsyning.
  • Timerbaserede kredsløb,
  • Savtandsgeneratorer,
  • Fasestyringskredsløb
  • Bistable netværk

Hovedtræk

Let tilgængelig og billig : Den billige pris og nem tilgængelighed af UJT'er sammen med nogle ekstraordinære funktioner har ført til en bred implementering af denne enhed i mange elektroniske applikationer.

Lavt strømforbrug : På grund af deres lave strømforbrugsfunktion under normale arbejdsforhold betragtes enheden som et utroligt gennembrud i den konstante indsats for at udvikle rimeligt effektive enheder.

Meget stabil pålidelig drift : Når den bruges som en oscillator eller i et forsinkelsesudløsende kredsløb, fungerer UJT med ekstrem pålidelighed og med et ekstremt nøjagtigt outputrespons.

Unijunction Transistor Basic Construction

Unijunction transistor (UJT): grundlæggende konstruktion

Figur 1

UJT er en tre-terminal halvlederindretning, der inkorporerer en simpel konstruktion som vist i ovenstående figur.

I denne konstruktion tilvejebringer en blok af mildt dopet n-type siliciummateriale (med øget modstandskarakteristik) et par basiskontakter forbundet til to ender af den ene overflade og en aluminiumsstang legeret på den modsatte bageste overflade.

Enhedens p-n-knudepunkt oprettes på grænsen til aluminiumstangen og n-typen siliciumblok.

Dette så dannede enkelt p-n-kryds er årsagen til navnet på enheden 'unijunction' . Enheden blev oprindeligt kendt som duo (dobbelt) basisdiode på grund af forekomsten af ​​et par basiskontakter.

Bemærk, at i ovenstående figur er aluminiumstangen smeltet / flettet på siliciumblokken i en position mere tæt på base 2-kontakten end base 1-kontakten, og også base 2-terminalen er blevet positiv i forhold til base 1-terminalen af VBB volt. Hvordan disse aspekter påvirker UJT's funktion vil fremgå af de følgende afsnit

Symbolsk repræsentation

Den symbolske repræsentation af unijunction-transistoren kan ses i nedenstående billede.

Symbolsk repræsentation af UJT

Figur # 2

Vær opmærksom på, at emitterterminalen er vist med en vinkel på den lige linje, der viser blokken af ​​n-type materiale. Pilehovedet kan ses i retning af den typiske strøm (hul) strømning, mens afkoblingsanordningen er i fremadspændt, udløst eller ledende tilstand.

Unijunction transistor ækvivalent kredsløb

UJT ækvivalent kredsløb.

Figur # 3

Det ækvivalente UJT-kredsløb kan ses i ovenstående billede. Vi kan finde ud af, hvor relativt simpelt dette ækvivalente kredsløb ser ud til at være, hvilket inkluderer et par modstande (en fast, en justerbar) og en enslig diode.

Modstanden RB1 vises som en justerbar modstand, idet dens værdi ændres, når den aktuelle IE ændres. I enhver transistor, der repræsenterer en ununction, kan RB1 faktisk svinge fra 5 kΩ ned til 50 Ω for enhver ækvivalent ændring af IE fra 0 til 50 = μA. Interbase-modstanden RBB repræsenterer enhedens modstand mellem terminaler B1 og B2, når IE = 0. I formlen for dette er,

RBB = (RB1 + RB2) | IE = 0

RBB-området ligger normalt inden for 4 og 10 k. Placeringen af ​​aluminiumstangen som vist i den første figur giver de relative størrelser af RB1, RB2 når IE = 0. Vi kan estimere værdien af ​​VRB1 (når IE = 0) ved hjælp af spændingsdelerloven, som angivet nedenfor:

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

Det græske brev det (eta) er kendt som det indre stand-off-forhold for unijunction-transistorindretningen og defineres ved:

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

For den angivne emitterspænding (VE), der er højere end VRB1 (= ηVBB) ved diodens forreste spændingsfald VD (0,35 → 0,70 V), bliver dioden udløst. Ideelt set kan vi antage kortslutningstilstand, således at IE begynder at lede via RB1. Gennem ligning kan emitterens udløsende spændingsniveau udtrykkes som:

VP = ηVBB + VD

Vigtigste egenskaber og arbejde

Karakteristikken for en repræsentativ ununctionstransistor for VBB = 10 V er angivet i nedenstående figur.

UJT statisk emitterkarakteristisk kurve

Figur # 4

Vi kan se, at for emitterpotentiale angivet på venstre side af spidspunktet, overstiger IE-værdien aldrig IEO (som er i mikroampere). Den nuværende IEO følger mere eller mindre den omvendte lækstrøm ICO for den konventionelle bipolære transistor.

Denne region betegnes som afskæringsområdet, som også angivet i fig.

Så snart ledning opnås ved VE = VP, falder emitterpotentialet VE, når IE-potentialet øges, hvilket er nøjagtigt i overensstemmelse med den faldende modstand RB1 til at øge strøm IE, som forklaret tidligere.

Ovenstående karakteristik tilvejebringer en ununctionstransistor med en meget stabil negativ modstandsregion, der gør det muligt for enheden at arbejde og kan anvendes med ekstrem pålidelighed.

Under ovennævnte proces kunne dalpunktet forventes at blive endeligt opnået, og enhver stigning i IE ud over dette område får anordningen til at komme ind i mætningsområdet.

Figur # 3 viser et diodeækvivalent kredsløb i samme region med en lignende karakteristik tilgang.

Faldet i modstandsværdien af ​​enheden i det aktive område skyldes de indsprøjtede huller i n-type blokken af ​​aluminiumstangen af ​​p-typen, så snart afbrændingen af ​​enheden sker. Dette resulterer i en stigning i antallet af huller på n-type sektionen øger antallet af frie elektroner, hvilket medfører en forbedret ledningsevne (G) over enheden med et tilsvarende fald i dens modstand (R ↓ = 1 / G ↑)

Vigtige parametre

Du finder yderligere tre vigtige parametre forbundet med en unijunction transistor, som er IP, VV og IV. Alle disse er angivet i figur # 4.

Disse er faktisk ret lette at forstå. Den normalt eksisterende emitterkarakteristik kan læres fra nedenstående figur 5.

Figur # 5

Her kan vi observere, at IEO (μA) ikke kan mærkes, fordi den vandrette skala er kalibreret i milliamper. Hver af kurverne, der skærer den lodrette akse, er de tilsvarende resultater af VP. For konstante værdier af η og VD ændres VP-værdien i overensstemmelse med VBB, som formuleret nedenfor:

Unijunction transistor datablad

En standard række tekniske specifikationer til UJT kan læres fra figur # 5 nedenfor.

UJT datablad og pinout konfiguration

UJT Pinout detaljer

Pinout-detaljerne er også inkluderet i ovenstående datablad. Bemærk, at basisterminalerne B1 og B2 er placeret modsat hinanden, mens emitterstiften ER er placeret i midten mellem disse to.

Desuden er basestiften, som formodes at være forbundet med højere forsyningsniveauer, tæt på off-shoot på pakningens krave.

Sådan bruges en UJT til udløsning af en SCR

En relativt populær anvendelse af UJT er til at udløse strømforsyning som SCR. De grundlæggende komponenter i denne type udløserkredsløb er vist i nedenstående diagram # 6.

Figur # 6: Udløsning af en SCR ved hjælp af en UJT

UJT Load line til en trigger for en ekstern enhed som SCR

Figur # 7: UJT-belastningslinje for en udløsende funktion til en ekstern enhed som SCR

De vigtigste timingkomponenter er dannet af R1 og C, mens R2 fungerer som en nedtrækningsmodstand for udgangsspændingen.

Sådan beregnes R1

Modstanden R1 skal beregnes for at garantere, at belastningslinjen som defineret af R1 bevæger sig via enhedens egenskaber inden for den negative modstandsregion, hvilket betyder mod højre side af spidspunktet, men til venstre side af dalpunktet som angivet i Fig. 7.

Hvis belastningslinjen ikke er i stand til at krydse højre side af spidspunktet, kan ununction-enhed ikke starte.

R1-formlen, der garanterer en TIL-tilstand, kunne bestemmes, når vi tager højde for toppunktet, hvor IR1 = IP og VE = VP. Ligningen IR1 = IP ser logisk ud, fordi kondensatorens ladestrøm på dette tidspunkt er nul. Betydning, kondensatoren på dette specifikke punkt overføres gennem en opladning til en afladningstilstand.

For ovennævnte betingelse kan vi derfor skrive:

formel for en udløsning for en ekstern enhed som SCR med UJT

Alternativt for at garantere en komplet SCR-slukning:

R1> (V - Vv) / Iv

Dette indebærer, at valgområdet for modstanden R1 skal være som udtrykt som angivet nedenfor:

(V - Vv) / Iv

Sådan beregnes R2

Modstanden R2 skal være tilstrækkelig lille for at sikre, at SCR ikke falsk udløses af spænding VR2 over R2, når IE ≅ 0 Amp. For dette skal VR2 beregnes efter følgende formel:

VR2 ≅ R2V / (R2 + RBB) (når IE ≅ 0)

Kondensatoren tilvejebringer tidsforsinkelsen mellem de udløsende impulser og bestemmer også længden af ​​hver impuls.

Sådan beregnes C

Med henvisning til nedenstående figur begynder spændingen VE, der er lig med VC, så snart kredsløbet er tændt, at oplade kondensatoren mod spændingen VV gennem en tidskonstant τ = R1C.

Figur # 8

Den generelle ligning, der bestemmer opladningsperioden for C i et UJT-netværk, er:

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

Gennem vores tidligere beregninger kender vi allerede spændingen over R2 i ovenstående opladningsperiode for kondensatoren. Når vc = vE = Vp nu kommer UJT-enheden i tændt tilstand, hvilket får kondensatoren til at aflades via RB1 og R2 med en hastighed afhængig af tidskonstanten:

τ = (RB1 + R2) C

Følgende ligning kan bruges til at beregne udladningstid, når

vc = vE

dig ≅ Vpe -t / (RB1 + R2) C

Denne ligning er blevet lidt kompleks på grund af RB1, som gennemgår et fald i værdi, når emitterstrømmen øges sammen med andre aspekter i kredsløbet som R1 og V, som også påvirker afladningshastigheden for C generelt.

På trods af dette, hvis vi henviser til det ækvivalente kredsløb som angivet ovenfor Figur # 8 (b), kan værdierne af R1 og RB2 typisk være sådan, at et Thévenin-netværk til konfigurationen omkring kondensatoren C kan blive marginalt påvirket af R1, RB2-modstande. Selvom spændingen V ser ud til at være temmelig stor, kunne den resistive opdeler, der hjælper Thévenin-spændingen, generelt overses og elimineres, som vist i nedenstående reduceret ækvivalent diagram:

Derfor hjælper den forenklede version ovenfor os med at få følgende ligning til kondensatorens C afladningsfase, når VR2 er på sit højeste.

VR2 ≅ R2 (Vp - 0.7) / R2 + RB1

For flere applikationskredsløb kan du også se denne artikel




Forrige: Mini Transceiver Circuit Næste: PIR tyverialarmkredsløb