Ένα τρανζίστορ unijunction είναι μια συσκευή ημιαγωγών 3 τερματικών που σε αντίθεση με ένα BJT έχει μόνο μία διασταύρωση pn. Είναι βασικά σχεδιασμένο για να χρησιμοποιείται ως κύκλωμα ταλαντωτή ενός σταδίου για την παραγωγή παλμικών σημάτων κατάλληλων για εφαρμογές ψηφιακού κυκλώματος.
Κύκλωμα ταλαντωτή χαλάρωσης UJT
Το τρανζίστορ αποσύμπλεξης θα μπορούσε τυπικά να είναι ενσύρματο με τη μορφή ταλαντωτή χαλάρωσης όπως φαίνεται στο ακόλουθο βασικό κύκλωμα.
Εδώ τα στοιχεία RT και CT λειτουργούν όπως τα στοιχεία χρονισμού και καθορίζουν τη συχνότητα ή τον ρυθμό ταλάντωσης του κυκλώματος UJT.
Για τον υπολογισμό της ταλαντωτικής συχνότητας μπορούμε να χρησιμοποιήσουμε τον ακόλουθο τύπο, ο οποίος ενσωματώνει το ενδογενής αναλογία απενεργοποίησης τρανζίστορ unijunction η ως μία από τις παραμέτρους μαζί με RT και CT για τον προσδιορισμό των παλμών ταλάντωσης.
Η τυπική τιμή του λόγου αναμονής για μια τυπική συσκευή UJT κυμαίνεται μεταξύ 0,4 και 0,6 . Λαμβάνοντας έτσι υπόψη την τιμή του η = 0,5 και αντικαθιστώντας την στην παραπάνω εξίσωση παίρνουμε:
Όταν η τροφοδοσία είναι ΕΝΕΡΓΟΠΟΙΗΣΗ, η τάση μέσω της αντίστασης RT φορτίζει τον πυκνωτή CT προς το επίπεδο τροφοδοσίας VBB. Τώρα, η τάση απενεργοποίησης Vp καθορίζεται από Vp σε B1 - B2, σε συνδυασμό με την αναλογία UJT stand-off η ως: Vp = η VB1VB2 - VD.
Για τόσο μεγάλο χρονικό διάστημα η τάση VE στον πυκνωτή παραμένει χαμηλότερη από την Vp, οι ακροδέκτες UJT σε B1, B2 εμφανίζουν ανοιχτό κύκλωμα.
Αλλά τη στιγμή που η τάση σε όλο το CT υπερβαίνει το Vp, το τρανζίστορ unijunction ενεργοποιείται, εκφορτίζοντας γρήγορα τον πυκνωτή και ξεκινώντας έναν νέο κύκλο.
Κατά τη διάρκεια της εμφάνισης του UJT, έχει ως αποτέλεσμα να αυξηθεί το δυναμικό σε ολόκληρο το R1 και να μειωθεί το δυναμικό σε όλο το R2.
Η προκύπτουσα κυματομορφή κατά μήκος του πομπού του UJT παράγει ένα πριονωτό σήμα, το οποίο εμφανίζει ένα θετικό δυναμικό στο B2 και ένα αρνητικό δυναμικό στο B1 καλώδια του UJT
Περιοχές εφαρμογής του τρανζίστορ Unijunction
Τα ακόλουθα είναι οι κύριες περιοχές εφαρμογής όπου χρησιμοποιούνται ευρέως τρανζίστορ αποσύνδεσης.
- Κυκλώματα ενεργοποίησης
- Κυκλώματα ταλαντωτών
- Τάση / Ρυθμιζόμενες προμήθειες.
- Κυκλώματα με χρονοδιακόπτη,
- Γεννήτριες Sawtooth,
- Κυκλώματα ελέγχου φάσης
- Δίκτυα Bistable
Κύρια χαρακτηριστικά
Εύκολα προσβάσιμο και φθηνό : Η φθηνή τιμή και η εύκολη διαθεσιμότητα των UJT μαζί με ορισμένες εξαιρετικές δυνατότητες έχει οδηγήσει σε ευρεία εφαρμογή αυτής της συσκευής σε πολλές ηλεκτρονικές εφαρμογές.
Χαμηλή κατανάλωση ενέργειας : Λόγω της χαμηλής λειτουργίας κατανάλωσης ενέργειας υπό κανονικές συνθήκες εργασίας, η συσκευή θεωρείται ως μια απίστευτη σημαντική ανακάλυψη στη συνεχή προσπάθεια ανάπτυξης εύλογα αποδοτικών συσκευών.
Εξαιρετικά σταθερή αξιόπιστη λειτουργία : Όταν χρησιμοποιείται ως ταλαντωτής ή σε κύκλωμα ενεργοποίησης καθυστέρησης, το UJT λειτουργεί με εξαιρετική αξιοπιστία και με εξαιρετικά ακριβή απόκριση εξόδου.
Βασική κατασκευή τρανζίστορ Unijunction
Φιγούρα 1
Το UJT είναι μια συσκευή τριών τερματικών ημιαγωγών η οποία ενσωματώνει μια απλή κατασκευή όπως απεικονίζεται στο παραπάνω σχήμα.
Σε αυτήν την κατασκευή, ένα μπλοκ από ελαφρώς ενισχυμένο υλικό πυριτίου τύπου-n (που έχει χαρακτηριστικό αυξημένης αντίστασης) παρέχει ένα ζεύγος βασικών επαφών συνδεδεμένων σε δύο άκρα μιας επιφάνειας, και μια ράβδο αλουμινίου κράμα στην αντίθετη πίσω επιφάνεια.
Η σύνδεση p-n της συσκευής δημιουργείται στο περίγραμμα της ράβδου αλουμινίου και του μπλοκ πυριτίου τύπου-n.
Αυτή η διαμορφωμένη μονή σύνδεση p-n είναι ο λόγος για το όνομα της συσκευής 'unijunction' . Η συσκευή ήταν αρχικά γνωστή ως δίδυμη βάση (διπλή) λόγω της εμφάνισης ενός ζεύγους βασικών επαφών.
Παρατηρήστε ότι στο παραπάνω σχήμα ότι η ράβδος αλουμινίου είναι συντηγμένη / συγχωνευμένη στο μπλοκ πυριτίου σε μια θέση πιο κοντά στην επαφή της βάσης 2 από την επαφή της βάσης 1, και επίσης ο ακροδέκτης της βάσης 2 έχει γίνει θετικός σε σχέση με τον ακροδέκτη βάσης 1 από VBB volt. Ο τρόπος με τον οποίο αυτές οι πτυχές επηρεάζουν τη λειτουργία του UJT θα είναι εμφανής στις ακόλουθες ενότητες
Συμβολική αναπαράσταση
Η συμβολική αναπαράσταση του τρανζίστορ αποσύνδεσης φαίνεται στην παρακάτω εικόνα.
Σχήμα 2
Παρατηρήστε ότι ο ακροδέκτης του πομπού εμφανίζεται με γωνία προς την ευθεία γραμμή που απεικονίζει το μπλοκ υλικού τύπου-n. Η κεφαλή βέλους φαίνεται να κατευθύνεται προς την κατεύθυνση της τυπικής ροής ρεύματος (τρύπα), ενώ η συσκευή αποσύνδεσης βρίσκεται σε κατάσταση μεροληψίας προς τα εμπρός, ενεργοποιημένη ή αγώγιμη.
Ισοδύναμο κύκλωμα τρανζίστορ Unijunction
Σχήμα # 3
Το ισοδύναμο κύκλωμα UJT φαίνεται στην παραπάνω εικόνα. Μπορούμε να βρούμε πόσο σχετικά απλό φαίνεται να είναι αυτό το ισοδύναμο κύκλωμα, το οποίο περιλαμβάνει μερικές αντιστάσεις (μία σταθερή, μία ρυθμιζόμενη) και μια μοναχική δίοδο.
Η αντίσταση RB1 εμφανίζεται ως ρυθμιζόμενη αντίσταση, λαμβάνοντας υπόψη ότι η τιμή της θα αλλάξει καθώς αλλάζει το τρέχον IE. Στην πραγματικότητα, σε οποιοδήποτε τρανζίστορ που αντιπροσωπεύει unijunction, το RB1 μπορεί να κυμαίνεται από 5 kΩ έως 50 Ω για οποιαδήποτε ισοδύναμη αλλαγή του IE από 0 σε 50 = μA. Η αντίσταση μεταξύ βάσεων RBB αντιπροσωπεύει την αντίσταση της συσκευής μεταξύ των ακροδεκτών B1 και B2 όταν IE = 0. Στον τύπο για αυτό είναι,
RBB = (RB1 + RB2) | IE = 0
Το εύρος του RBB είναι συνήθως εντός 4 και 10 k. Η τοποθέτηση ράβδου αλουμινίου όπως φαίνεται στο πρώτο σχήμα παρέχει τα σχετικά μεγέθη RB1, RB2 όταν IE = 0. Μπορούμε να εκτιμήσουμε την τιμή του VRB1 (όταν IE = 0) χρησιμοποιώντας τον νόμο διαχωριστή τάσης, όπως δίνεται παρακάτω:
VRB1 = (RB1 x VBB) / (RB1 + RB2) = ηVBB (με IE = 0)
Το ελληνικό γράμμα η (eta) είναι γνωστό ως η εγγενής αναλογία απενεργοποίησης της συσκευής τρανζίστορ unijunction και ορίζεται από:
η = RB1 / (RB1 + RB2) (με IE = 0) = RB1 / RBB
Για την υποδεικνυόμενη τάση πομπού (VE) υψηλότερη από το VRB1 (= ηVBB) από την πτώση τάσης προς τα εμπρός της δίοδος VD (0,35 → 0,70 V), η δίοδος θα ενεργοποιηθεί. Στην ιδανική περίπτωση μπορούμε να υποθέσουμε την κατάσταση βραχυκυκλώματος, έτσι ώστε ο IE να αρχίσει να λειτουργεί μέσω RB1. Μέσω της εξίσωσης, το επίπεδο τάσης ενεργοποίησης του πομπού μπορεί να εκφραστεί ως:
VP = ηVBB + VD
Κύρια χαρακτηριστικά και εργασία
Τα χαρακτηριστικά ενός αντιπροσωπευτικού τρανζίστορ αποσύνδεσης για VBB = 10 V υποδεικνύονται στο παρακάτω σχήμα.
Σχήμα # 4
Μπορούμε να δούμε ότι, για το δυναμικό εκπομπής που υποδεικνύεται στην αριστερή πλευρά του σημείου αιχμής, η τιμή IE δεν υπερβαίνει ποτέ το IEO (το οποίο είναι σε μικροαμπέρ). Το τρέχον IEO ακολουθεί λίγο πολύ το ρεύμα αντίστροφης διαρροής ICO του συμβατικού διπολικού τρανζίστορ.
Αυτή η περιοχή αναφέρεται ως περιοχή αποκοπής, όπως επίσης αναφέρεται στο σχήμα.
Μόλις επιτευχθεί η αγωγή σε VE = VP, το δυναμικό εκπομπής VE μειώνεται καθώς αυξάνεται το δυναμικό IE, το οποίο είναι ακριβώς σύμφωνο με τη φθίνουσα αντίσταση RB1 για αύξηση του τρέχοντος IE, όπως εξηγείται προηγουμένως.
Το παραπάνω χαρακτηριστικό παρέχει ένα τρανζίστορ ασύνδεσης με μια πολύ σταθερή περιοχή αρνητικής αντίστασης, που επιτρέπει στη συσκευή να λειτουργεί και να εφαρμόζεται με εξαιρετική αξιοπιστία.
Κατά τη διάρκεια της παραπάνω διαδικασίας, το σημείο της κοιλάδας αναμένεται να επιτευχθεί τελικά και οποιαδήποτε αύξηση του IE πέρα από αυτό το εύρος προκαλεί τη συσκευή να εισέλθει στην περιοχή κορεσμού.
Το σχήμα # 3 δείχνει ένα ισοδύναμο κύκλωμα διόδου στην ίδια περιοχή με παρόμοια προσέγγιση.
Η πτώση της τιμής αντίστασης της συσκευής στην ενεργή περιοχή προκαλείται λόγω των εγχυμένων οπών στο μπλοκ τύπου-n από τη ράβδο αλουμινίου τύπου ρ μόλις συμβεί η πυροδότηση της συσκευής. Αυτό έχει ως αποτέλεσμα την αύξηση της ποσότητας οπών στο τμήμα τύπου n αυξάνει τον αριθμό των ελεύθερων ηλεκτρονίων, προκαλώντας αυξημένη αγωγιμότητα (G) σε όλη τη συσκευή με ισοδύναμη μείωση της αντίστασης της (R ↓ = 1 / G ↑)
Σημαντικές παράμετροι
Θα βρείτε τρεις επιπλέον σημαντικές παραμέτρους που σχετίζονται με ένα τρανζίστορ unijunction που είναι IP, VV και IV. Όλα αυτά αναφέρονται στο σχήμα # 4.
Αυτά είναι πραγματικά πολύ εύκολα κατανοητά. Το συνήθως υπάρχον χαρακτηριστικό του πομπού μπορεί να μάθει από το παρακάτω σχήμα # 5.
Σχήμα # 5
Εδώ μπορούμε να παρατηρήσουμε ότι το IEO (μA) είναι απαρατήρητο επειδή η οριζόντια κλίμακα βαθμονομείται σε χιλιοστά. Κάθε καμπύλη που τέμνει τον κατακόρυφο άξονα είναι τα αντίστοιχα αποτελέσματα της VP. Για σταθερές τιμές η και VD, η τιμή VP αλλάζει σύμφωνα με το VBB, όπως διατυπώνεται παρακάτω:
Δελτίο δεδομένων τρανζίστορ Unijunction
Ένα τυπικό φάσμα τεχνικών προδιαγραφών για το UJT μπορείτε να μάθετε από το Σχήμα # 5 παρακάτω.
Λεπτομέρειες Pinout UJT
Οι λεπτομέρειες pinout περιλαμβάνονται επίσης στο παραπάνω φύλλο δεδομένων. Παρατηρήστε ότι τα τερματικά βάσης Β1 και Β2 βρίσκονται απέναντι από το άλλο, ενώ ο πείρος του πομπού ΕΙΝΑΙ βρίσκεται στο κέντρο, μεταξύ αυτών των δύο.
Επιπλέον, ο ακροδέκτης βάσης που υποτίθεται ότι είναι συνδεδεμένος με υψηλότερα επίπεδα τροφοδοσίας βρίσκεται κοντά στο off shoot στο κολάρο της συσκευασίας.
Πώς να χρησιμοποιήσετε ένα UJT για ενεργοποίηση ενός SCR
Μια σχετικά δημοφιλής εφαρμογή του UJT είναι για την ενεργοποίηση συσκευής ισχύος όπως το SCR. Τα βασικά στοιχεία αυτού του τύπου κυκλώματος ενεργοποίησης απεικονίζονται στο παρακάτω διάγραμμα # 6.
Εικόνα # 6: Ενεργοποίηση ενός SCR χρησιμοποιώντας ένα UJT
Εικόνα # 7: Γραμμή φόρτωσης UJT για ενεργοποίηση εξωτερικής συσκευής όπως SCR
Τα κύρια στοιχεία χρονισμού σχηματίζονται από τα R1 και C, ενώ το R2 λειτουργεί σαν αντιστάσεις έλξης για την τάση ενεργοποίησης εξόδου.
Πώς να υπολογίσετε το R1
Η αντίσταση R1 πρέπει να υπολογιστεί για να εγγυηθεί ότι η γραμμή φορτίου όπως ορίζεται από το R1 κινείται μέσω των χαρακτηριστικών της συσκευής εντός της περιοχής αρνητικής αντίστασης, που σημαίνει, προς τη δεξιά πλευρά του σημείου κορυφής αλλά προς την αριστερή πλευρά του σημείου κοιλάδας όπως υποδεικνύεται στο Σχήμα # 7.
Εάν η γραμμή φόρτωσης δεν μπορεί να διασχίσει τη δεξιά πλευρά του σημείου αιχμής, η συσκευή αποσύνδεσης δεν μπορεί να ξεκινήσει.
Ο τύπος R1 που εγγυάται μια κατάσταση ενεργοποίησης θα μπορούσε να προσδιοριστεί μόλις λάβουμε υπόψη το σημείο αιχμής όπου IR1 = IP και VE = VP. Η εξίσωση IR1 = IP φαίνεται λογική επειδή το ρεύμα φόρτισης του πυκνωτή, σε αυτό το σημείο, είναι μηδέν. Δηλαδή, ο πυκνωτής σε αυτό το συγκεκριμένο σημείο διέρχεται μέσω φόρτισης σε κατάσταση εκφόρτισης.
Για την παραπάνω συνθήκη μπορούμε λοιπόν να γράψουμε:
Εναλλακτικά, προκειμένου να διασφαλιστεί η πλήρης απενεργοποίηση του SCR:
R1> (V - Vv) / Iv
Αυτό σημαίνει ότι το εύρος επιλογής της αντίστασης R1 πρέπει να εκφράζεται όπως δίνεται παρακάτω:
(V - Vv) / Iv
Πώς να υπολογίσετε το R2
Η αντίσταση R2 πρέπει να είναι επαρκώς μικρή για να διασφαλιστεί ότι το SCR δεν ενεργοποιείται λανθασμένα από την τάση VR2 κατά μήκος του R2 όταν IE ≅ 0 Amp. Για αυτό το VR2 πρέπει να υπολογιστεί σύμφωνα με τον ακόλουθο τύπο:
VR2 ≅ R2V / (R2 + RBB) (όταν IE ≅ 0)
Ο πυκνωτής παρέχει τη χρονική καθυστέρηση μεταξύ των παλμών ενεργοποίησης και καθορίζει επίσης το μήκος κάθε παλμού.
Τρόπος υπολογισμού Γ
Αναφερόμενος στο παρακάτω σχήμα, μόλις ενεργοποιηθεί το κύκλωμα, η τάση VE που είναι ίση με VC θα αρχίσει να φορτίζει τον πυκνωτή προς τάση VV, μέσω μιας σταθεράς χρόνου τ = R1C.
Σχήμα # 8
Η γενική εξίσωση που καθορίζει την περίοδο φόρτισης του C σε ένα δίκτυο UJT είναι:
vc = Vv + (V - Vv) (1 - είναι- τ / R1C)
Μέσω των προηγούμενων υπολογισμών μας, γνωρίζουμε ήδη την τάση στο R2 κατά την παραπάνω περίοδο φόρτισης του πυκνωτή. Τώρα, όταν vc = vE = Vp, η συσκευή UJT θα μεταβεί σε κατάσταση ON, προκαλώντας την αποφόρτιση του πυκνωτή μέσω RB1 και R2, με ρυθμό ανάλογα με τη σταθερά χρόνου:
τ = (RB1 + R2)C
Η ακόλουθη εξίσωση μπορεί να χρησιμοποιηθεί για τον υπολογισμό του χρόνου εκφόρτισης όταν
vc = νΕ
εσύ ≅ Vpe - τ / (RB1 + R2) Γ
Αυτή η εξίσωση έχει γίνει λίγο περίπλοκη λόγω του RB1, το οποίο περνά από μια μείωση της αξίας καθώς αυξάνεται το ρεύμα του πομπού, μαζί με άλλες πτυχές στο κύκλωμα όπως τα R1 και V, τα οποία επηρεάζουν επίσης το ρυθμό εκφόρτισης του C συνολικά.
Παρ 'όλα αυτά, εάν αναφερθούμε στο ισοδύναμο κύκλωμα όπως δίνεται παραπάνω στο Σχήμα # 8 (b), συνήθως οι τιμές των R1 και RB2 μπορεί να είναι τέτοιες ώστε ένα δίκτυο Thévenin για τη διαμόρφωση γύρω από τον πυκνωτή C μπορεί να επηρεαστεί οριακά από το R1, RB2 αντιστάσεις. Αν και η τάση V φαίνεται να είναι αρκετά μεγάλη, ο διαχωριστικός αντιστάτης που βοηθά την τάση Thévenin θα μπορούσε γενικά να παραβλεφθεί και να εξαλειφθεί, όπως φαίνεται στο παρακάτω μειωμένο ισοδύναμο διάγραμμα:
Επομένως, η παραπάνω απλουστευμένη έκδοση μας βοηθά να πάρουμε την ακόλουθη εξίσωση για τη φάση εκφόρτισης του πυκνωτή C, όταν το VR2 βρίσκεται στο αποκορύφωμά του.
VR2 ≅ R2 (Vp - 0,7) / R2 + RB1
Για περισσότερα κυκλώματα εφαρμογής μπορείτε επίσης ανατρέξτε σε αυτό το άρθρο
Προηγούμενο: Κύκλωμα μίνι πομποδέκτη Επόμενο: Κύκλωμα συναγερμού PIR Burglar
