Un transistor unijonction est un dispositif semi-conducteur à 3 bornes qui, contrairement à un BJT, n'a qu'une seule jonction pn. Il est essentiellement conçu pour être utilisé comme circuit oscillateur à un seul étage pour générer des signaux pulsés adaptés aux applications de circuits numériques.
Circuit oscillateur de relaxation UJT
Le transistor unijonction pourrait être typiquement câblé sous la forme d'un oscillateur à relaxation comme illustré dans le circuit de base suivant.
Ici, les composants RT et CT fonctionnent comme les éléments de synchronisation et déterminent la fréquence ou la vitesse d'oscillation du circuit UJT.
Pour calculer la fréquence d'oscillation, nous pouvons utiliser la formule suivante, qui incorpore le rapport d'écartement intrinsèque du transistor unijonction le comme l'un des paramètres avec RT et CT pour déterminer les impulsions oscillantes.
La valeur standard du rapport d'écartement pour un appareil UJT typique est comprise entre 0,4 et 0,6 . Considérant ainsi la valeur de le = 0,5, et en le remplaçant dans l'équation ci-dessus, nous obtenons:
A la mise sous tension de l'alimentation, la tension à travers la résistance RT charge le condensateur CT vers le niveau d'alimentation VBB. Maintenant, la tension de stand-off Vp est déterminée par Vp entre B1 - B2, en conjonction avec le rapport de stand-off UJT le comme: Vp = le VB1VB2 - VD.
Pendant si longtemps la tension VE aux bornes du condensateur reste inférieure à la Vp, les bornes UJT aux bornes de B1, B2 présentent un circuit ouvert.
Mais au moment où la tension aux bornes de CT dépasse Vp, le transistor unijonction se déclenche, déchargeant rapidement le condensateur et amorçant un nouveau cycle.
Au cours de l'instance de mise à feu de l'UJT, le potentiel à travers R1 augmente et le potentiel à travers R2 diminue.
La forme d'onde résultante à travers l'émetteur de l'UJT produit un signal en dents de scie, qui présente un potentiel positif à B2 et un potentiel négatif à B1 conduit de l'UJT
Domaines d'application du transistor unijonction
Voici les principaux domaines d'application dans lesquels les transistors unijonction sont largement utilisés.
- Circuits de déclenchement
- Circuits d'oscillateurs
- Alimentations régulées en tension / courant.
- Circuits basés sur la minuterie,
- Générateurs en dents de scie,
- Circuits de contrôle de phase
- Réseaux bistables
Caractéristiques principales
Facilement accessible et bon marché : Le prix bon marché et la disponibilité facile des UJT ainsi que certaines fonctionnalités exceptionnelles ont conduit à une large implémentation de cet appareil dans de nombreuses applications électroniques.
Faible consommation d'énergie : En raison de leur faible consommation d'énergie dans des conditions de travail normales, l'appareil est considéré comme une percée incroyable dans l'effort constant de développer des appareils raisonnablement efficaces.
Fonctionnement fiable très stable : Lorsqu'il est utilisé comme oscillateur ou dans un circuit de déclenchement de retard, l'UJT fonctionne avec une fiabilité extrême et avec une réponse de sortie extrêmement précise.
Construction de base du transistor unijonction
Figure 1
L'UJT est un dispositif semi-conducteur à trois bornes qui incorpore une construction simple comme illustré dans la figure ci-dessus.
Dans cette construction, un bloc de matériau de silicium de type n légèrement dopé (ayant une caractéristique de résistance accrue) fournit une paire de contacts de base connectés à deux extrémités d'une surface, et une tige d'aluminium alliée sur la surface arrière opposée.
La jonction p-n du dispositif est créée à la frontière de la tige d'aluminium et du bloc de silicium de type n.
Cette jonction p-n unique ainsi formée est la raison du nom du périphérique `` unijonction '' . L'appareil était initialement connu sous le nom de diode de base duo (double) en raison de l'apparition d'une paire de contacts de base.
Notez que dans la figure ci-dessus, la tige en aluminium est fusionnée / fusionnée sur le bloc de silicium à une position plus proche du contact de la base 2 que du contact de la base 1, et aussi la borne de la base 2 est devenue positive par rapport à la borne de la base 1 par VBB volts. L'influence de ces aspects sur le fonctionnement de l'UJT apparaîtra dans les sections suivantes
Représentation symbolique
La représentation symbolique du transistor unijonction peut être vue dans l'image ci-dessous.
Figure 2
Observez que la borne de l'émetteur est représentée avec un angle par rapport à la ligne droite qui représente le bloc de matériau de type n. On peut voir la tête de la flèche se diriger dans la direction du flux de courant typique (trou) tandis que le dispositif unijonction est dans l'état polarisé en direct, déclenché ou conducteur.
Circuit équivalent à transistor unijonction
Figure 3
Le circuit UJT équivalent peut être vu dans l'image ci-dessus. Nous pouvons trouver à quel point ce circuit équivalent semble relativement simple, qui comprend un couple de résistances (une fixe, une réglable) et une diode solitaire.
La résistance RB1 est affichée comme une résistance ajustable compte tenu que sa valeur changera au fur et à mesure que le courant IE change. En fait, dans tout transistor qui représente une unijonction, RB1 peut fluctuer de 5 kΩ à 50 Ω pour tout changement équivalent de IE de 0 à 50 = μA. La résistance interbase RBB représente la résistance de l'appareil entre les bornes B1 et B2 lorsque IE = 0. Dans la formule pour cela est,
RBB = (RB1 + RB2) | IE = 0
La plage de RBB est normalement comprise entre 4 et 10 k. Le placement de la tige en aluminium comme indiqué dans la première figure fournit les grandeurs relatives de RB1, RB2 lorsque IE = 0. Nous pouvons estimer la valeur de VRB1 (lorsque IE = 0) en utilisant la loi du diviseur de tension, comme indiqué ci-dessous:
VRB1 = (RB1 x VBB) / (RB1 + RB2) = ηVBB (avec IE = 0)
La lettre grecque le (eta) est connu comme le rapport d'écartement intrinsèque du dispositif à transistor unijonction et est défini par:
η = RB1 / (RB1 + RB2) (avec IE = 0) = RB1 / RBB
Pour la tension d'émetteur indiquée (VE) supérieure à VRB1 (= ηVBB) par la chute de tension directe de la diode VD (0,35 → 0,70 V), la diode se déclenchera ON. Idéalement, nous pouvons supposer la condition de court-circuit, de sorte que IE commencera à conduire via RB1. Par l'équation, le niveau de tension de déclenchement de l'émetteur peut être exprimé comme:
VP = ηVBB + VD
Principales caractéristiques et fonctionnement
Les caractéristiques d'un transistor unijonction représentatif pour VBB = 10 V sont indiquées dans la figure ci-dessous.
Figure n ° 4
Nous pouvons voir que, pour le potentiel d'émetteur indiqué sur le côté gauche du point de crête, la valeur IE ne dépasse jamais l'IEO (qui est en microampères). Le courant IEO suit plus ou moins le courant de fuite inverse ICO du transistor bipolaire classique.
Cette région est appelée région de coupure, comme également indiqué sur la fig.
Dès que la conduction est réalisée à VE = VP, le potentiel d'émetteur VE diminue à mesure que le potentiel IE augmente, ce qui correspond précisément à la résistance décroissante RB1 pour augmenter le courant IE, comme expliqué précédemment.
La caractéristique ci-dessus fournit un transistor unijonction avec une région de résistance négative très stable, qui permet au dispositif de fonctionner et d'être appliqué avec une fiabilité extrême.
Au cours du processus ci-dessus, on peut s'attendre à ce que le point de vallée soit finalement atteint, et toute augmentation de IE au-delà de cette plage amène le dispositif à entrer dans la région de saturation.
La figure n ° 3 montre un circuit équivalent de diode dans la même région avec une approche de caractéristiques similaires.
La baisse de la valeur de résistance du dispositif dans la zone active est provoquée par les trous injectés dans le bloc de type n par la tige en aluminium de type p dès la mise à feu du dispositif. Cela se traduit par une augmentation de la quantité de trous sur la section de type n augmente le nombre d'électrons libres, provoquant une conductivité améliorée (G) à travers le dispositif avec une diminution équivalente de sa résistance (R ↓ = 1 / G ↑)
Paramètres importants
Vous trouverez trois paramètres importants supplémentaires associés à un transistor unijonction qui sont IP, VV et IV. Tous ces éléments sont indiqués dans la figure 4.
Celles-ci sont en fait assez faciles à comprendre. La caractéristique d'émetteur normalement existante peut être apprise à partir de la figure 5 ci-dessous.
Figure n ° 5
Ici, nous pouvons observer que IEO (μA) est imperceptible car l'échelle horizontale est calibrée en milliampères. Chacune des courbes coupant l'axe vertical est le résultat correspondant de VP. Pour les valeurs constantes de η et VD, la valeur VP change conformément à VBB, comme formulé ci-dessous:
Fiche technique du transistor unijonction
Une gamme standard de spécifications techniques pour l'UJT peut être tirée de la figure 5 ci-dessous.
Détails du brochage UJT
Les détails du brochage sont également inclus dans la fiche technique ci-dessus. Notez que les bornes de base B1 et B2 sont situés face à face tandis que la broche émettrice EST est positionné au centre, entre ces deux.
De plus, la broche de base qui est censée être connectée à des niveaux d'alimentation plus élevés est située à proximité du poussoir sur le col de l'emballage.
Comment utiliser un UJT pour déclencher un SCR
Une application relativement populaire de l'UJT est le déclenchement de dispositifs d'alimentation tels que le SCR. Les composants fondamentaux de ce type de circuit de déclenchement sont décrits dans le schéma n ° 6 ci-dessous.
Figure # 6: Déclenchement d'un SCR à l'aide d'un UJT
Figure 7: Ligne de charge UJT pour un déclenchement pour un périphérique externe tel que SCR
Les principaux composants de synchronisation sont formés par R1 et C, tandis que R2 fonctionne comme une résistance de tirage vers le bas pour la tension de déclenchement de sortie.
Comment calculer R1
La résistance R1 doit être calculée pour garantir que la ligne de charge telle que définie par R1 se déplace via les caractéristiques de l'appareil dans la région de résistance négative, c'est-à-dire vers le côté droit du point de crête mais vers le côté gauche du point de vallée comme indiqué dans Fig # 7.
Si la ligne de charge ne peut pas traverser le côté droit du point de crête, le dispositif unijonction ne peut pas démarrer.
La formule R1 qui garantit une condition de commutation ON pourrait être déterminée une fois que nous avons pris en compte le point de crête où IR1 = IP et VE = VP. L'équation IR1 = IP semble logique car le courant de charge du condensateur, à ce stade, est nul. Cela signifie que le condensateur à ce point spécifique passe d'une charge à une condition de décharge.
Pour la condition ci-dessus on peut donc écrire:
Alternativement, afin de garantir un arrêt complet du SCR:
R1> (V - Vv) / Iv
Cela implique que la plage de sélection de la résistance R1 doit être exprimée comme indiqué ci-dessous:
(V - Vv) / Iv
Comment calculer R2
La résistance R2 doit être suffisamment petite pour garantir que le SCR n'est pas déclenché à tort par la tension VR2 aux bornes de R2 lorsque IE ≅ 0 Amp. Pour cela, le VR2 doit être calculé selon la formule suivante:
VR2 ≅ R2V / (R2 + RBB) (lorsque IE ≅ 0)
Le condensateur fournit le délai entre les impulsions de déclenchement et détermine également la longueur de chaque impulsion.
Comment calculer C
En référence à la figure ci-dessous, dès que le circuit est alimenté, la tension VE qui est égale à VC va commencer à charger le condensateur vers la tension VV, par une constante de temps τ = R1C.
Figure 8
L'équation générale qui détermine la période de charge de C dans un réseau UJT est:
vc = Vv + (V - Vv) (1 - est-t / R1C)
Grâce à nos calculs précédents, nous connaissons déjà la volatilité à travers R2 pendant la période de charge ci-dessus du condensateur. Maintenant, lorsque vc = vE = Vp, le dispositif UJT passera à l'état de commutation ON, provoquant la décharge du condensateur via RB1 et R2, avec un taux dépendant de la constante de temps:
τ = (RB1 + R2) C
L'équation suivante peut être utilisée pour calculer le temps de décharge lorsque
vc = vE
vous ≅ Vpe -t / (RB1 + R2) C
Cette équation est devenue un peu complexe en raison de RB1, qui subit une diminution de valeur à mesure que le courant de l'émetteur augmente, ainsi que d'autres aspects du circuit tels que R1 et V, qui affectent également le taux de décharge de C global.
Malgré cela, si nous nous référons au circuit équivalent comme indiqué ci-dessus Figure # 8 (b), typiquement les valeurs de R1 et RB2 peuvent être telles qu'un réseau Thévenin pour la configuration autour du condensateur C pourrait être marginalement affecté par le R1, Résistances RB2. Bien que la tension V semble assez importante, le diviseur résistif aidant la tension Thévenin pourrait être généralement négligé et éliminé, comme le montre le schéma équivalent réduit ci-dessous:
Par conséquent, la version simplifiée ci-dessus nous aide à obtenir l'équation suivante pour la phase de décharge du condensateur C, lorsque VR2 est à son apogée.
VR2 ≅ R2 (Vp - 0,7) / R2 + RB1
Pour plus de circuits d'application, vous pouvez également se référer à cet article
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