En unijunction transistor är en 3-terminal halvledaranordning som skiljer sig från en BJT har endast en enda pn-korsning. Den är i grunden utformad för att användas som enstegsoscillatorkrets för att generera pulssignaler som är lämpliga för digitala kretsapplikationer.
UJT Relaxation Oscillator Circuit
Unjunktionstransistorn kan typiskt kopplas i form av en avslappningsoscillator som visas i följande grundkrets.
Här fungerar komponenterna RT och CT som tidselementen och bestämmer frekvensen eller svängningshastigheten för UJT-kretsen.
För beräkning av oscilleringsfrekvensen kan vi använda följande formel, som innehåller unijunction transistor inneboende stand-off förhållande de som en av parametrarna tillsammans med RT och CT för bestämning av de oscillerande pulserna.
Standardvärdet för avståndsförhållandet för en typisk UJT-enhet är mellan 0,4 och 0,6 . Således överväger värdet av de = 0,5 och ersätter den i ovanstående ekvation får vi:
När matningen är PÅ laddar spänningen genom motståndet RT kondensatorn CT mot matningsnivån VBB. Nu bestäms avstängningsspänningen Vp av Vp över B1 - B2, i kombination med UJT-avstängningsförhållandet de som: Vp = de VB1VB2 - VD.
Så länge förblir spänningen VE över kondensatorn lägre än Vp, UJT-anslutningarna över B1, B2 uppvisar en öppen krets.
Men i det ögonblick spänningen över CT går utöver Vp, avfyras unijunction-transistorn, urladdar snabbt kondensatorn och initierar en ny cykel.
Under UJT: s avfyring resulterar potentialen i R1 att stiga och potentialen i R2 att sjunka.
Den resulterande vågformen över UJT-sändaren producerar en sågtandssignal, som uppvisar en positiv potential vid B2, och en negativ potential vid B1-ledningar för UJT
Användningsområden för Unijunction Transistor
Följande är de viktigaste applikationsområdena där unijunction-transistorer används i stor utsträckning.
- Utlösningskretsar
- Oscillatorkretsar
- Spännings- / strömreglerade leveranser.
- Timerbaserade kretsar,
- Sågtandsgeneratorer,
- Fasstyrkretsar
- Bistabla nätverk
Huvuddrag
Lättillgängligt och billigt : Det billiga priset och den enkla tillgången på UJT tillsammans med några exceptionella funktioner har lett till en bred implementering av denna enhet i många elektroniska applikationer.
Låg energiförbrukning : På grund av deras låga strömförbrukningsfunktion under normala arbetsförhållanden anses enheten vara ett otroligt genombrott i den ständiga ansträngningen att utveckla rimligt effektiva enheter.
Mycket stabil tillförlitlig drift : När UJT används som en oscillator eller i en fördröjningskrets fungerar den med extremt tillförlitlighet och med ett extremt exakt utgångssvar.
Unijunction Transistor Basic Construction
Figur 1
UJT är en treterminal halvledaranordning som innehåller en enkel konstruktion som visas i figuren ovan.
I denna konstruktion tillhandahåller ett block av milt dopat kiselmaterial av n-typ (med ökad motståndskarakteristik) ett par baskontakter kopplade till två ändar av en yta och en aluminiumstång legerad på motsatt bakre yta.
Enhetens p-n-korsning skapas på kanten av aluminiumstången och kiselblocket av n-typ.
Denna så bildade enda p-n-korsning är anledningen till namnet på enheten 'unijunction' . Enheten var ursprungligen känd som duo (dubbel) basdiod på grund av förekomsten av ett par baskontakter.
Lägg märke till att i ovanstående figur att aluminiumstången är smält / sammansmält på kiselblocket i en position mer nära bas 2-kontakten än bas 1-kontakten, och även bas 2-terminalen har blivit positiv med avseende på bas 1-terminalen av VBB volt. Hur dessa aspekter påverkar UJT: s funktion kommer att framgå i följande avsnitt
Symbolisk representation
Den symboliska framställningen av unijunction-transistorn kan ses i bilden nedan.
Figur 2
Observera att emitterterminalen visas med en vinkel mot den raka linjen som visar blocket av n-typmaterial. Pilhuvudet kan ses rikta i riktning mot typiskt strömflöde (hål) medan avstängningsanordningen är i framåtriktat, utlöst eller ledande tillstånd.
Unijunction Transistor Equivalent Circuit
Figur # 3
Motsvarande UJT-krets kan ses i bilden ovan. Vi kan hitta hur relativt enkel denna ekvivalenta krets verkar vara, som innehåller ett par motstånd (ett fast, ett justerbart) och en ensam diod.
Motståndet RB1 visas som ett justerbart motstånd med tanke på att dess värde kommer att ändras när den nuvarande IE ändras. I själva verket kan RB1 variera från 5 kΩ ner till 50 Ω för varje ekvivalent förändring av IE från 0 till 50 = μA i valfri transistor som representerar en unjunktion. Interbasmotståndet RBB representerar anordningens motstånd mellan terminalerna B1 och B2 när IE = 0. I formeln för detta är
RBB = (RB1 + RB2) | IE = 0
Området för RBB ligger normalt inom 4 och 10 k. Aluminiumstångens placering som visas i den första figuren ger de relativa storheterna för RB1, RB2 när IE = 0. Vi kan uppskatta värdet på VRB1 (när IE = 0) med hjälp av spänningsdelarens lag, enligt nedan:
VRB1 = (RB1 x VBB) / (RB1 + RB2) = ηVBB (med IE = 0)
Det grekiska brevet de (eta) är känd som det inneboende stand-off-förhållandet för unijunction transistoranordningen och definieras av:
η = RB1 / (RB1 + RB2) (med IE = 0) = RB1 / RBB
För den angivna emitterspänningen (VE) högre än VRB1 (= ηVBB) av diodens framspänningsfall VD (0,35 → 0,70 V), kommer dioden att aktiveras PÅ. Helst kan vi anta kortslutningstillståndet, så att IE börjar leda via RB1. Genom ekvation kan emitterns utlösande spänningsnivå uttryckas som:
VP = ηVBB + VD
Huvudegenskaper och arbete
Egenskaperna hos en representativ unijunction transistor för VBB = 10 V anges i figuren nedan.
Figur # 4
Vi kan se att för emitterpotential som anges på vänster sida av toppunkten överstiger IE-värdet aldrig IEO (som är i mikroampere). Strömmen IEO följer mer eller mindre den omvända läckströmmen ICO för den konventionella bipolära transistorn.
Denna region kallas avskärningsregionen, såsom också indikeras i fig.
Så snart ledning uppnås vid VE = VP minskar emitterpotentialen VE när IE-potentialen ökar, vilket är exakt i överensstämmelse med det minskande motståndet RB1 för att öka ström IE, som förklarats tidigare.
Ovanstående karakteristik ger en unijunction transistor med en mycket stabil negativ resistansregion, som gör det möjligt för enheten att fungera och kan appliceras med extrem tillförlitlighet.
Under ovanstående process kan dalpunkten förväntas slutligen uppnås, och varje ökning av IE utöver detta område får anordningen att komma in i mättnadsregionen.
Figur # 3 visar en diodekvivalent krets i samma region med liknande egenskaper.
Nedgången i motståndsvärdet för anordningen i det aktiva området orsakas på grund av de injicerade hålen i n-typblocket av aluminiumstången av p-typ så snart anordningen avfyras. Detta resulterar i en ökning av mängden hål på n-typ-sektionen ökar antalet fria elektroner, vilket orsakar en förbättrad ledningsförmåga (G) över anordningen med en motsvarande minskning av dess motstånd (R ↓ = 1 / G ↑)
Viktiga parametrar
Du hittar ytterligare tre viktiga parametrar förknippade med en unijunction transistor som är IP, VV och IV. Alla dessa anges i figur 4.
Dessa är faktiskt ganska lätta att förstå. Den normalt existerande emitterkarakteristiken kan läsas från nedanstående figur 5.
Figur # 5
Här kan vi observera att IEO (μA) är obemärkt eftersom den horisontella skalan är kalibrerad i milliamperper. Var och en av kurvorna som skär den vertikala axeln är motsvarande resultat av VP. För konstanta värden på η och VD ändras VP-värdet i enlighet med VBB, enligt nedan:
Unijunction Transistor-datablad
Ett standardutbud av tekniska specifikationer för UJT kan läsas från figur 5 nedan.
UJT Pinout-detaljer
Pinout-detaljerna ingår också i ovanstående datablad. Lägg märke till att basterminalerna B1 och B2 ligger mittemot varandra medan emitterstiftet ÄR är placerad i mitten, mellan dessa två.
Dessutom är basstiftet som är tänkt att vara anslutet med högre matningsnivåer beläget nära off shoot på kragen på förpackningen.
Hur man använder en UJT för att trigga en SCR
En relativt populär tillämpning av UJT är att utlösa kraftenheter som SCR. De grundläggande komponenterna i denna typ av utlösningskrets visas i nedanstående diagram # 6.
Figur # 6: Att utlösa en SCR med en UJT
Figur # 7: UJT-belastningslinje för en utlösning för en extern enhet som SCR
De viktigaste timingkomponenterna är bildade av R1 och C, medan R2 fungerar som ett neddragningsmotstånd för utgångsspänningen.
Hur man beräknar R1
Motståndet R1 måste beräknas för att garantera att belastningslinjen som definieras av R1 rör sig via enhetens egenskaper inom det negativa motståndsområdet, vilket betyder mot höger sida av toppunkten men till vänster om dalpunkten som anges i Fig # 7.
Om lastlinjen inte kan korsa den högra sidan av toppunkten kan avstängningsanordningen inte starta.
R1-formeln som garanterar ett PÅ-tillstånd kan bestämmas när vi tar hänsyn till toppunkten där IR1 = IP och VE = VP. Ekvationen IR1 = IP ser logisk ut eftersom kondensatorns laddningsström vid denna punkt är noll. Det betyder att kondensatorn vid denna specifika punkt passerar genom en laddning till ett urladdningsförhållande.
För ovanstående villkor kan vi därför skriva:
Alternativt, för att garantera en fullständig SCR-stängning:
R1> (V - Vv) / Iv
Detta innebär att valområdet för motståndet R1 måste vara som uttryckt enligt nedan:
(V - Vv) / Iv
Hur man beräknar R2
Motståndet R2 måste vara tillräckligt litet för att säkerställa att SCR inte felaktigt utlöses av spänningen VR2 över R2 när IE ≅ 0 Amp. För detta måste VR2 beräknas enligt följande formel:
VR2 ≅ R2V / (R2 + RBB) (när IE ≅ 0)
Kondensatorn tillhandahåller tidsfördröjningen mellan utlösande pulser och bestämmer också längden på varje puls.
Hur man beräknar C
Med hänvisning till figuren nedan kommer spänningen VE som är lika med VC att börja ladda kondensatorn mot spänningen VV genom en tidskonstant τ = R1C.
Figur 8
Den allmänna ekvationen som bestämmer laddningsperioden för C i ett UJT-nätverk är:
vc = Vv + (V - Vv) (1 - är-t / R1C)
Genom våra tidigare beräkningar känner vi redan till spänningen över R2 under ovanstående laddningsperiod för kondensatorn. Nu, när vc = vE = Vp, kommer UJT-enheten att sättas i ON-läge, vilket får kondensatorn att urladdas via RB1 och R2, med en hastighet beroende på tidskonstanten:
τ = (RB1 + R2) C
Följande ekvation kan användas för att beräkna urladdningstid när
vc = vE
du ≅ Vpe -t / (RB1 + R2) C
Denna ekvation har blivit lite komplex på grund av RB1, som går igenom en minskning av värdet när emitterströmmen ökar, tillsammans med andra aspekter i kretsen som R1 och V, vilket också påverkar urladdningshastigheten för C totalt sett.
Trots detta, om vi hänvisar till motsvarande krets enligt ovanstående figur # 8 (b), kan värdena för R1 och RB2 typiskt vara sådana att ett Thévenin-nätverk för konfigurationen runt kondensatorn C kan påverkas marginellt av R1, RB2-motstånd. Även om spänningen V verkar vara ganska stor, kan den resistiva avdelaren som hjälper Théveninspänningen i allmänhet förbises och elimineras, vilket visas i nedanstående reducerade ekvivalenta diagram:
Därför hjälper den förenklade versionen ovan oss att få följande ekvation för kondensatorns C urladdningsfas när VR2 är på sin topp.
VR2 ≅ R2 (Vp - 0,7) / R2 + RB1
För fler applikationskretsar kan du också se den här artikeln
Tidigare: Mini Transceiver Circuit Nästa: PIR-inbrottslarmkrets
