Unijunkčný tranzistor je 3-koncové polovodičové zariadenie, ktoré je na rozdiel od BJT vybavené iba jedným prechodom pn. Je v zásade navrhnutý na použitie ako jednostupňový obvod oscilátora na generovanie impulzných signálov vhodných pre aplikácie s digitálnymi obvodmi.
Obvod relaxačného oscilátora UJT
Unijunkčný tranzistor by mohol byť zvyčajne zapojený vo forme relaxačného oscilátora, ako je znázornené v nasledujúcom základnom obvode.
Tu komponenty RT a CT fungujú ako časovacie prvky a určujú frekvenciu alebo rýchlosť kmitania obvodu UJT.
Na výpočet kmitavej frekvencie môžeme použiť nasledujúci vzorec, ktorý obsahuje znak unijunkčný tranzistorový vnútorný pomer odstupu the ako jeden z parametrov spolu s RT a CT na určenie oscilačných impulzov.
Štandardná hodnota pomeru odstupu pre typické zariadenie UJT je medzi 0,4 a 0,6 . Teda vzhľadom na hodnotu the = 0,5 a dosadením do vyššie uvedenej rovnice dostaneme:
Keď je napájanie zapnuté, napätie cez odpor RT nabíja kondenzátor CT smerom k napájacej hladine VBB. Teraz je výstupné napätie Vp určené Vp na B1 - B2 v spojení s pomerom výstupného napätia UJT the ako: Vp = the VB1VB2 - VD.
Tak dlho zostáva napätie VE na kondenzátore nižšie ako Vp, svorky UJT na B1, B2 vykazujú prerušený obvod.
Ale v okamihu, keď napätie na CT prekročí Vp, unijunkčný tranzistor vystrelí, rýchlo vybije kondenzátor a zaháji nový cyklus.
Počas spúšťacej inštancie UJT povedie k zvýšeniu potenciálu cez R1 a k poklesu potenciálu cez R2.
Výsledný tvar vlny cez vysielač UJT produkuje pílovitý signál, ktorý vykazuje pozitívny potenciál na B2 a negatívny potenciál na prívodoch B1 UJT
Oblasti použitia univerzálneho tranzistora
Nasledujú hlavné oblasti použitia, kde sa bežne používajú unijunkčné tranzistory.
- Spúšťacie obvody
- Obvody oscilátorov
- Napätie / prúd regulované zdroje.
- Obvody založené na časovači,
- Pílkové generátory,
- Obvody fázového riadenia
- Bistabilné siete
Hlavné rysy
Ľahko prístupný a lacný : Lacná cena a ľahká dostupnosť UJT spolu s niektorými výnimočnými funkciami viedla k širokej implementácii tohto zariadenia v mnohých elektronických aplikáciách.
Nízka spotreba energie : Vďaka svojej nízkej spotrebe energie za normálnych pracovných podmienok sa zariadenie považuje za neuveriteľný prielom v neustálej snahe vyvíjať primerane efektívne zariadenia.
Vysoko stabilná spoľahlivá prevádzka : Keď sa používa ako oscilátor alebo v obvode spúšťajúceho oneskorenie, UJT pracuje s extrémnou spoľahlivosťou a s mimoriadne presnou výstupnou odozvou.
Unijunction Transistor Basic Construction
Postava 1
UJT je trojvodičové polovodičové zariadenie, ktoré má jednoduchú konštrukciu, ako je znázornené na vyššie uvedenom obrázku.
V tejto konštrukcii poskytuje blok mierne dotovaného kremíkového materiálu typu N (so zvýšenou charakteristikou odporu) dvojicu základných kontaktov spojených s dvoma koncami jedného povrchu a hliníkovú tyč zliatinovú na opačnom zadnom povrchu.
Križovatka p-n prístroja je vytvorená na hranici hliníkovej tyče a kremíkového bloku typu n.
Toto takto vytvorené jediné spojenie p-n je dôvodom názvu zariadenia „unijunction“ . Zariadenie bolo pôvodne známe ako duálna (dvojitá) dióda z dôvodu výskytu dvojice základných kontaktov.
Všimnite si, že na vyššie uvedenom obrázku je to, že hliníková tyč je natavená / zlúčená na kremíkovom bloku v polohe bližšie ku kontaktu základne 2 ako kontakt základne 1, a tiež svorka základne 2 sa stala pozitívnou vzhľadom na svorku základne 1 voltami VBB. Ako tieto aspekty ovplyvňujú fungovanie UJT, bude zrejmé v nasledujúcich častiach
Symbolické znázornenie
Symbolické znázornenie unijunkčného tranzistora je možné vidieť na obrázku nižšie.
Obrázok č
Všimnite si, že terminál emitora je zobrazený s uhlom k priamke, ktorá zobrazuje blok materiálu typu n. Hlavu šípky je možné vidieť smerovať v smere typického prúdenia (otvoru), zatiaľ čo je jednoúčelové zariadenie v predpätom, spúšťanom alebo vodivom stave.
Unijunkčný ekvivalentný obvod tranzistora
Obrázok č
Ekvivalentný obvod UJT je možné vidieť na vyššie uvedenom obrázku. Môžeme zistiť, aký relatívne jednoduchý sa javí tento ekvivalentný obvod, ktorý obsahuje pár rezistorov (jeden pevný, jeden nastaviteľný) a solitárnu diódu.
Odpor RB1 sa zobrazuje ako nastaviteľný rezistor vzhľadom na to, že jeho hodnota sa bude meniť so zmenami aktuálneho IE. V skutočnosti v ktoromkoľvek tranzistore, ktorý predstavuje unijunkciu, môže RB1 kolísať od 5 kΩ do 50 Ω pri akejkoľvek ekvivalentnej zmene IE od 0 do 50 = μA. Medzibázový odpor RBB predstavuje odpor zariadenia medzi svorkami B1 a B2, keď IE = 0. Vo vzorci pre toto platí:
RBB = (RB1 + RB2) | IE = 0
Rozsah RBB je zvyčajne v rozmedzí 4 a 10 k. Umiestnenie hliníkovej tyče, ako je znázornené na prvom obrázku, poskytuje relatívne hodnoty RB1, RB2, keď IE = 0. Hodnotu VRB1 (keď IE = 0) môžeme odhadnúť pomocou zákona deliča napätia, ako je uvedené nižšie:
VRB1 = (RB1 x VBB) / (RB1 + RB2) = ηVBB (s IE = 0)
Grécke písmeno the (eta) je známy ako vnútorný pomer odstupu unijunkčného tranzistorového zariadenia a je definovaný:
η = RB1 / (RB1 + RB2) (s IE = 0) = RB1 / RBB
Pre indikované napätie emitora (VE) vyššie ako VRB1 (= ηVBB) o pokles napätia VD na dióde VD (0,35 → 0,70 V) sa dióda zapne. V ideálnom prípade môžeme predpokladať stav skratu, takže IE začne fungovať cez RB1. Prostredníctvom rovnice možno hladinu spúšťacieho napätia vysielača vyjadriť ako:
VP = ηVBB + VD
Hlavné charakteristiky a práca
Charakteristiky reprezentatívneho jednoprechodového tranzistora pre VBB = 10 V sú uvedené na obrázku nižšie.
Obrázok č
Vidíme, že pre emitorový potenciál označený na ľavej strane od bodu píku hodnota IE nikdy nepresahuje IEO (ktorá je v mikroampéroch). Aktuálny IEO viac-menej sleduje reverzný zvodový prúd ICO konvenčného bipolárneho tranzistora.
Táto oblasť sa označuje ako medzná oblasť, ako je tiež naznačené na obr.
Len čo sa dosiahne vedenie pri VE = VP, emitorový potenciál VE klesá so zvyšovaním potenciálu IE, čo je presne v súlade so znižujúcim sa odporom RB1 pre zvyšovanie prúdu IE, ako už bolo vysvetlené vyššie.
Vyššie uvedená charakteristika poskytuje unijunkčný tranzistor s vysoko stabilnou oblasťou záporného odporu, ktorý umožňuje zariadeniu pracovať a používať ho s mimoriadnou spoľahlivosťou.
Počas vyššie uvedeného procesu sa dalo očakávať, že sa konečne dosiahne bod údolia a akékoľvek zvýšenie IE nad tento rozsah spôsobí, že zariadenie vstúpi do oblasti nasýtenia.
Obrázok č. 3 zobrazuje obvod ekvivalentný dióde v rovnakej oblasti s prístupom podobných charakteristík.
Pokles hodnoty odporu zariadenia v aktívnej oblasti je spôsobený vstreknutými otvormi do bloku typu n hliníkovou tyčou typu p, akonáhle dôjde k streľbe zo zariadenia. To má za následok zvýšenie počtu otvorov v sekcii typu n zvyšuje počet voľných elektrónov, čo spôsobí zvýšenú vodivosť (G) v zariadení s ekvivalentným znížením jeho odporu (R ↓ = 1 / G ↑)
Dôležité parametre
Nájdete ďalšie tri dôležité parametre spojené s jednoprechodovým tranzistorom, ktorými sú IP, VV a IV. Všetky sú uvedené na obrázku # 4.
Tie sú v skutočnosti celkom ľahko pochopiteľné. Normálne existujúcu charakteristiku vysielača je možné zistiť z obrázku č. 5 nižšie.
Obrázok č. 5
Tu môžeme pozorovať, že IEO (μA) je nepostrehnuteľný, pretože horizontálna stupnica je kalibrovaná v miliampéroch. Každá z kriviek pretínajúcich vertikálnu os je zodpovedajúcim výsledkom VP. Pre konštantné hodnoty η a VD sa hodnota VP mení v súlade s VBB, ako je formulované nižšie:
Unijunction Transistor Datasheet
Štandardnú škálu technických špecifikácií pre UJT nájdete na obrázku č. 5 nižšie.
Detaily UJT Pinout
Podrobnosti o zapojení sú tiež uvedené vo vyššie uvedenom údajovom liste. Všimnite si, že základné terminály B1 a B2 sú umiestnené oproti sebe, zatiaľ čo kolík vysielača JE je umiestnený v strede medzi týmito dvoma.
Ďalej je základný kolík, ktorý má byť spojený s vyššími úrovňami napájania, situovaný v blízkosti výstupku na golieri balenia.
Ako používať UJT na spustenie SCR
Jednou z relatívne populárnych aplikácií UJT je spúšťanie výkonových zariadení, ako je SCR. Základné komponenty tohto typu spúšťacieho obvodu sú znázornené na obrázku 6 nižšie.
Obrázok č. 6: Spustenie SCR pomocou UJT
Obrázok č. 7: UJT Zaťažovacia čiara na spustenie pre externé zariadenie, ako je SCR
Hlavné časovacie komponenty tvoria R1 a C, zatiaľ čo R2 funguje ako sťahovacie odpory pre výstupné spúšťacie napätie.
Ako vypočítať R1
Rezistor R1 sa musí vypočítať, aby sa zaručilo, že záťažová čiara definovaná R1 sa bude pohybovať cez charakteristiky zariadenia v oblasti záporného odporu, to znamená smerom k pravej strane vrcholového bodu, ale na ľavú stranu dolného bodu, ako je uvedené v Obr. 7.
Ak záťažová čiara nie je schopná prekročiť pravú stranu vrcholového bodu, nemôže sa unijunkčné zariadenie spustiť.
Vzorec R1, ktorý zaručuje podmienku zapnutia, by bolo možné určiť, keď vezmeme do úvahy špičkový bod, kde IR1 = IP a VE = VP. Rovnica IR1 = IP vyzerá logicky, pretože nabíjací prúd kondenzátora je v tomto okamihu nulový. To znamená, že kondenzátor v tomto konkrétnom bode prechádza nabíjaním do stavu vybitia.
Za vyššie uvedenej podmienky teda môžeme napísať:
Alternatívne, aby sa zaručilo úplné vypnutie SCR, postupujte takto:
R1> (V - Vv) / Iv
To znamená, že rozsah výberu rezistora R1 musí byť taký, ako je uvedené nižšie:
(V - Vv) / Iv
Ako vypočítať R2
Rezistor R2 musí byť primerane malý, aby sa zabezpečilo, že SCR nie je falošne spustený napätím VR2 cez R2, keď IE ≅ 0 Amp. Preto sa VR2 musí vypočítať podľa tohto vzorca:
VR2 ≅ R2V / (R2 + RBB) (pri IE ≅ 0)
Kondenzátor poskytuje časové oneskorenie medzi spúšťacími impulzmi a tiež určuje dĺžku každého impulzu.
Ako vypočítať C
Podľa obrázku nižšie, akonáhle je obvod napájaný, napätie VE, ktoré sa rovná VC, začne nabíjať kondenzátor na napätie VV prostredníctvom časovej konštanty τ = R1C.
Obrázok č. 8
Všeobecná rovnica, ktorá určuje dobu nabíjania C v sieti UJT, je:
vc = Vv + (V - Vv) (1 - je-t / R1C)
Prostredníctvom našich predchádzajúcich výpočtov už poznáme kolísanie cez R2 počas vyššie uvedenej doby nabíjania kondenzátora. Teraz, keď vc = vE = Vp, sa zariadenie UJT dostane do stavu zapnutia, čo spôsobí vybitie kondenzátora cez RB1 a R2, s rýchlosťou závislou od časovej konštanty:
τ = (RB1 + R2) C
Nasledujúcu rovnicu možno použiť na výpočet doby vybíjania, keď
vc = vE
ty ≅ Vpe -t / (RB1 + R2) C
Táto rovnica sa stala trochu zložitou kvôli RB1, ktorý prechádza znižovaním hodnoty so zvyšujúcim sa prúdom emitora, spolu s ďalšími aspektmi v obvode, ako sú R1 a V, ktoré tiež ovplyvňujú rýchlosť vybíjania C celkovo.
Napriek tomu, ak sa odvoláme na ekvivalentný obvod, ako je uvedený vyššie na obrázku č. 8 (b), môžu byť hodnoty R1 a RB2 zvyčajne také, že Théveninova sieť pre konfiguráciu okolo kondenzátora C môže byť okrajovo ovplyvnená R1, Rezistory RB2. Aj keď sa napätie V javí ako dosť veľké, odporový delič napomáhajúci Théveninovmu napätiu by sa dal všeobecne prehliadnuť a vylúčiť, ako je znázornené na nasledujúcom redukovanom ekvivalentnom diagrame:
Preto nám zjednodušená verzia vyššie pomáha získať nasledujúcu rovnicu pre fázu vybíjania kondenzátora C, keď je VR2 na vrchole.
VR2 ≅ R2 (Vp - 0,7) / R2 + RB1
Môžete tiež použiť viac aplikačných obvodov pozri tento článok
Dvojica: Obvod mini vysielača Ďalej: Okruh poplachu proti vlámaniu PIR
