Tranzystor jednozłączowy jest 3-końcowym urządzeniem półprzewodnikowym, które w przeciwieństwie do BJT ma tylko pojedyncze złącze pn. Zasadniczo jest przeznaczony do stosowania jako jednostopniowy obwód oscylatora do generowania sygnałów impulsowych odpowiednich do zastosowań obwodów cyfrowych.
Obwód oscylatora relaksacji UJT
Tranzystor jednozłączowy może być zwykle podłączony w postaci oscylatora relaksacyjnego, jak pokazano na poniższym obwodzie podstawowym.
Tutaj komponenty RT i CT działają jak elementy czasowe i określają częstotliwość lub szybkość oscylacji obwodu UJT.
Do obliczenia częstotliwości oscylacji możemy użyć następującego wzoru, który zawiera Wewnętrzny współczynnik odstępu tranzystora jednozłączowego the jako jeden z parametrów wraz z RT i CT do wyznaczania impulsów oscylacyjnych.
Standardowa wartość współczynnika odstępu dla typowego urządzenia UJT wynosi od 0,4 do 0,6 . Biorąc więc pod uwagę wartość the = 0,5 i podstawiając go w powyższym równaniu otrzymujemy:
Gdy zasilanie jest włączone, napięcie przez rezystor RT ładuje kondensator CT do poziomu zasilania VBB. Teraz napięcie odstępu Vp jest określane przez Vp na B1 - B2, w połączeniu ze współczynnikiem odstępu UJT the jako: Vp = the VB1VB2 - VD.
Przez tak długi czas napięcie VE na kondensatorze pozostaje niższe niż Vp, zaciski UJT na B1, B2 wykazują przerwę w obwodzie.
Ale w momencie, gdy napięcie na przekładniku prądowym przekroczy Vp, tranzystor jednozłączowy zostaje uruchomiony, szybko rozładowując kondensator i rozpoczynając nowy cykl.
Podczas odpalania UJT powoduje wzrost potencjału na R1 i spadek potencjału na R2.
Powstały przebieg na emiterze UJT wytwarza sygnał piłokształtny, który wykazuje dodatni potencjał na B2 i ujemny potencjał na wyprowadzeniach B1 UJT
Obszary zastosowań tranzystora jednozłączowego
Poniżej przedstawiono główne obszary zastosowań, w których tranzystory jednozłączowe są szeroko stosowane.
- Obwody wyzwalające
- Obwody oscylatorów
- Zasilacze regulowane napięciem / prądem.
- Obwody oparte na zegarze,
- Generatory piłokształtne,
- Obwody kontroli faz
- Sieci bistabilne
Główne cechy
Łatwo dostępne i tanie : Niska cena i łatwa dostępność UJT wraz z kilkoma wyjątkowymi funkcjami doprowadziły do szerokiego zastosowania tego urządzenia w wielu zastosowaniach elektronicznych.
Niskie zużycie energii : Ze względu na niski pobór mocy w normalnych warunkach pracy, urządzenie jest uważane za niesamowity przełom w ciągłych wysiłkach zmierzających do opracowania racjonalnie wydajnych urządzeń.
Bardzo stabilna niezawodna praca : Gdy UJT jest używany jako oscylator lub w obwodzie wyzwalającym opóźnienie, działa z wyjątkową niezawodnością i niezwykle dokładną odpowiedzią wyjściową.
Podstawowa konstrukcja jednozłączowego tranzystora
Rycina 1
UJT to trójzaciskowe urządzenie półprzewodnikowe, które ma prostą konstrukcję, jak pokazano na powyższym rysunku.
W tej konstrukcji blok słabo domieszkowanego krzemu typu n (o zwiększonej charakterystyce rezystancyjnej) zapewnia parę styków podstawy połączonych z dwoma końcami jednej powierzchni oraz pręt aluminiowy stopiony na przeciwległej tylnej powierzchni.
Na granicy pręta aluminiowego i bloku krzemowego typu n powstaje złącze p-n urządzenia.
Tak uformowane pojedyncze złącze p-n jest powodem nazwy urządzenia „jednozłącze”. . Urządzenie było początkowo znane jako dioda duo (podwójna) podstawa ze względu na występowanie pary styków podstawowych.
Zauważ, że na powyższym rysunku pręt aluminiowy jest zgrzany / scalony na bloku krzemowym w położeniu bliższym styku podstawy 2 niż styk podstawy 1, a także zacisk podstawy 2 stał się dodatni w stosunku do zacisku podstawy 1 przez VBB volts. Jak te aspekty wpływają na działanie UJT, będzie widoczne w następnych rozdziałach
Reprezentacja symboliczna
Symboliczną reprezentację tranzystora jednozłączowego można zobaczyć na poniższym obrazku.
Rysunek 2
Zwróć uwagę, że zacisk emitera jest pokazany pod kątem do linii prostej, która przedstawia blok materiału typu n. Można zauważyć, że grot strzałki kieruje się w kierunku typowego przepływu prądu (otworu), podczas gdy urządzenie jednozłączowe jest w stanie spolaryzowanym do przodu, wyzwolonym lub przewodzącym.
Obwód równoważny tranzystora jednozłączowego
Rysunek nr 3
Równoważny obwód UJT można zobaczyć na powyższym obrazku. Możemy stwierdzić, jak stosunkowo prosty wydaje się być ten równoważny obwód, który zawiera kilka rezystorów (jeden stały, jeden regulowany) i pojedynczą diodę.
Rezystancja RB1 jest wyświetlana jako regulowany rezystor, biorąc pod uwagę, że jego wartość będzie się zmieniać wraz ze zmianami prądu IE. W rzeczywistości w każdym tranzystorze reprezentującym jednozłącze RB1 może wahać się od 5 kΩ do 50 Ω dla dowolnej równoważnej zmiany IE od 0 do 50 = μA. Rezystancja międzybazowa RBB reprezentuje rezystancję urządzenia między zaciskami B1 i B2, gdy IE = 0. We wzorze na to:
RBB = (RB1 + RB2) | IE = 0
Zakres RBB zwykle mieści się w granicach od 4 do 10 k. Umieszczenie pręta aluminiowego, jak pokazano na pierwszym rysunku, zapewnia względne wielkości RB1, RB2, gdy IE = 0. Możemy oszacować wartość VRB1 (gdy IE = 0), stosując prawo dzielnika napięcia, jak podano poniżej:
VRB1 = (RB1 x VBB) / (RB1 + RB2) = ηVBB (przy IE = 0)
Litera grecka the (eta) jest znany jako wewnętrzny współczynnik odstawienia tranzystora jednozłączowego i jest definiowany przez:
η = RB1 / (RB1 + RB2) (z IE = 0) = RB1 / RBB
Dla wskazanego napięcia emitera (VE) wyższego niż VRB1 (= ηVBB) o spadek napięcia przewodzenia diody VD (0,35 → 0,70 V), dioda zostanie wyzwolona. W idealnym przypadku możemy przyjąć stan zwarcia, tak że IE zacznie przewodzić przez RB1. Za pomocą równania poziom napięcia wyzwalającego emitera można wyrazić jako:
VP = ηVBB + VD
Główne cechy i działanie
Charakterystykę reprezentatywnego tranzystora jednozłączowego dla VBB = 10 V pokazano na poniższym rysunku.
Rysunek 4
Widzimy, że dla potencjału emitera wskazanego po lewej stronie punktu szczytowego wartość IE nigdy nie przekracza IEO (który jest w mikroamperach). Obecny IEO mniej więcej podąża za prądem upływu wstecznego ICO konwencjonalnego tranzystora bipolarnego.
Ten obszar nazywany jest obszarem odcięcia, jak również wskazano na rys.
Gdy tylko przewodzenie zostanie osiągnięte przy VE = VP, potencjał emitera VE maleje wraz ze wzrostem potencjału IE, co jest dokładnie zgodne ze spadającą rezystancją RB1 dla rosnącego prądu IE, jak wyjaśniono wcześniej.
Powyższa charakterystyka zapewnia tranzystor jednozłączowy o bardzo stabilnym obszarze rezystancji ujemnej, który umożliwia pracę urządzenia i jego stosowanie z wyjątkową niezawodnością.
Podczas powyższego procesu można oczekiwać, że punkt doliny zostanie ostatecznie osiągnięty, a każdy wzrost IE poza ten zakres powoduje wejście urządzenia w obszar nasycenia.
Rysunek # 3 przedstawia równoważny obwód diody w tym samym regionie o podobnej charakterystyce.
Spadek wartości rezystancji urządzenia w obszarze aktywnym jest spowodowany wtryskiwaniem otworów do bloku typu n przez pręt aluminiowy typu p, gdy tylko nastąpi wyzwolenie urządzenia. Skutkuje to wzrostem ilości otworów na przekroju typu n, co zwiększa liczbę wolnych elektronów, powodując zwiększenie przewodnictwa (G) w całym urządzeniu przy równoważnym spadku jego rezystancji (R ↓ = 1 / G ↑)
Ważne parametry
Znajdziesz trzy dodatkowe ważne parametry związane z tranzystorem jednozłączowym, którymi są IP, VV i IV. Wszystko to pokazano na rysunku # 4.
W rzeczywistości są one dość łatwe do zrozumienia. Normalnie istniejącą charakterystykę emitera można poznać na poniższym rysunku # 5.
Rysunek nr 5
Tutaj możemy zauważyć, że IEO (μA) jest niezauważalne, ponieważ skala pozioma jest wyskalowana w miliamperach. Każda z krzywych przecinających oś pionową jest odpowiadającym wynikiem VP. Dla stałych wartości η i VD, wartość VP zmienia się zgodnie z VBB, jak podano poniżej:
Karta katalogowa Unijunction Transistor
Standardowy zakres specyfikacji technicznych UJT można znaleźć na rysunku nr 5 poniżej.
Szczegóły wyprowadzeń UJT
Szczegóły pinoutów są również zawarte w powyższym arkuszu danych. Zauważ, że terminale bazowe B1 i B2 są usytuowane naprzeciw siebie, podczas gdy pin emitera JEST znajduje się pośrodku, pomiędzy tymi dwoma.
Ponadto kołek bazowy, który ma być połączony z wyższymi poziomami zasilania, znajduje się w pobliżu wyrzutu na kołnierzu opakowania.
Jak używać UJT do wyzwalania SCR
Jednym ze stosunkowo popularnych zastosowań UJT jest wyzwalanie urządzenia zasilającego, takiego jak SCR. Podstawowe elementy składowe tego typu obwodu wyzwalającego przedstawiono na poniższym schemacie # 6.
Rysunek # 6: Wyzwalanie SCR przy użyciu UJT
Rysunek # 7: Linia obciążenia UJT do wyzwalania urządzenia zewnętrznego, takiego jak SCR
Główne komponenty czasowe są utworzone przez R1 i C, podczas gdy R2 działa jak rezystory obniżające dla wyjściowego napięcia wyzwalającego.
Jak obliczyć R1
Rezystor R1 musi zostać obliczony, aby zagwarantować, że linia obciążenia określona przez R1 przechodzi przez charakterystykę urządzenia w obszarze ujemnej rezystancji, tj. W kierunku prawej strony punktu szczytowego, ale w lewą stronę punktu doliny, jak wskazano w Rys # 7.
Jeśli linia obciążenia nie może przejść przez prawą stronę punktu szczytowego, nie można uruchomić urządzenia jednozłączowego.
Wzór R1, który gwarantuje stan włączenia, można określić po uwzględnieniu punktu szczytowego, w którym IR1 = IP i VE = VP. Równanie IR1 = IP wygląda logicznie, ponieważ prąd ładowania kondensatora w tym momencie wynosi zero. Oznacza to, że kondensator w tym konkretnym punkcie przechodzi przez ładowanie do stanu rozładowania.
Dla powyższego warunku możemy zatem napisać:
Alternatywnie, aby zagwarantować całkowite wyłączenie SCR:
R1> (V - Vv) / Iv
Oznacza to, że zakres wyboru rezystora R1 musi być taki, jak podano poniżej:
(V - Vv) / Iv
Jak obliczyć R2
Rezystor R2 musi być odpowiednio mały, aby zapewnić, że tyrystor SCR nie jest fałszywie wyzwalany napięciem VR2 na R2, gdy IE ≅ 0 Amp. W tym celu VR2 należy obliczyć według następującego wzoru:
VR2 ≅ R2V / (R2 + RBB) (gdy IE ≅ 0)
Kondensator zapewnia opóźnienie czasowe między impulsami wyzwalającymi, a także określa długość każdego impulsu.
Jak obliczyć C
Odnosząc się do poniższego rysunku, gdy tylko obwód zostanie zasilony, napięcie VE równe VC rozpocznie ładowanie kondensatora do napięcia VV przez stałą czasową τ = R1C.
Cyfra 8
Ogólne równanie określające okres ładowania C w sieci UJT to:
vc = Vv + (V - Vv) (1 - jest-t / R1C)
Dzięki naszym wcześniejszym obliczeniom znamy już napięcie na R2 podczas powyższego okresu ładowania kondensatora. Teraz, gdy vc = vE = Vp, urządzenie UJT przejdzie w stan włączenia, powodując rozładowanie kondensatora przez RB1 i R2, z szybkością zależną od stałej czasowej:
τ = (RB1 + R2) C
Poniższe równanie można wykorzystać do obliczenia czasu rozładowania, kiedy
vc = vE
ty ≅ Vpe -t / (RB1 + R2) C
To równanie stało się nieco skomplikowane z powodu RB1, który przechodzi przez spadek wartości wraz ze wzrostem prądu emitera, wraz z innymi aspektami w obwodzie, takimi jak R1 i V, które również wpływają na ogólną szybkość rozładowania C.
Mimo to, jeśli odniesiemy się do równoważnego obwodu, jak pokazano na powyższym rysunku # 8 (b), zazwyczaj wartości R1 i RB2 mogą być takie, że sieć Thévenin dla konfiguracji wokół kondensatora C może być marginalnie dotknięta przez R1, Rezystory RB2. Chociaż napięcie V wydaje się być dość duże, dzielnik rezystancyjny wspomagający napięcie Thévenina można ogólnie przeoczyć i wyeliminować, jak pokazano na poniższym zredukowanym schemacie równoważnym:
Dlatego powyższa uproszczona wersja pomaga nam uzyskać następujące równanie dla fazy rozładowania kondensatora C, gdy VR2 jest w szczycie.
VR2 ≅ R2 (Vp - 0,7) / R2 + RB1
W przypadku większej liczby obwodów aplikacji możesz również zapoznaj się z tym artykułem
Poprzedni: Obwód mini nadajnika-odbiornika Dalej: Obwód alarmu włamaniowego PIR
