Yksisuuntainen transistori on 3-terminaalinen puolijohdelaite, jolla on toisin kuin BJT: llä vain yksi pn-liitos. Se on periaatteessa suunniteltu käytettäväksi yksivaiheisena oskillaattoripiirinä digitaalisten piirien sovelluksiin soveltuvien pulssisignaalien tuottamiseksi.
UJT: n rentoutumisoskillaattoripiiri
Yksirunkoinen transistori voitaisiin tyypillisesti kytkeä relaksaattorin muodossa, kuten seuraavassa peruspiirissä on esitetty.
Tässä komponentit RT ja CT toimivat kuten ajoituselementit ja määrittävät UJT-piirin taajuuden tai värähtelynopeuden.
Värähtelevän taajuuden laskemiseksi voimme käyttää seuraavaa kaavaa, joka sisältää yksirunkoisen transistorin sisäinen stand-off-suhde yhtenä parametrina yhdessä RT: n ja CT: n kanssa värähtelevien pulssien määrittämiseksi.
Stand-off-suhteen vakioarvo tyypilliselle UJT-laitteelle on välillä 0,4 ja 0,6 . Kun otetaan huomioon arvon = 0,5, ja korvaamalla se edellisessä yhtälössä saamme:
Kun syöttö kytketään PÄÄLLE, vastuksen RT kautta kulkeva jännite lataa kondensaattorin CT kohti syöttötasoa VBB. Nyt stand-off-jännite Vp määritetään Vp: n kautta B1 - B2: ssa yhdessä UJT: n stand-off-suhteen kanssa kuten: Vp = VB1VB2 - VD.
Kondensaattorin poikki oleva jännite VE pysyy niin kauan kuin Vp, UJT-liittimissä B1, B2 on avoin piiri.
Mutta hetkellä, kun jännite CT: n yli ylittää Vp: n, yksiristeinen transistori syttyy, purkautuu nopeasti kondensaattorista ja käynnistää uuden jakson.
UJT: n ampumisen aikana potentiaali R1: n kohdalla nousee ja potentiaali R2: n yli laskee.
Tuloksena oleva aaltomuoto UJT: n lähettimen yli tuottaa sahahammassignaalin, jolla on positiivinen menopotentiaali B2: lla ja negatiivinen potentiaali B1: n johtimilla UJT: ssä
Yhdistämistransistorin käyttöalueet
Seuraavat ovat tärkeimmät sovellusalueet, joilla yksiristeisiä transistoreita käytetään laajasti.
- Liipaisupiirit
- Oskillaattoripiirit
- Jännite / virta säännellyt tarvikkeet.
- Ajastinpohjaiset piirit,
- Sahahamput,
- Vaiheohjauspiirit
- Bistabiiliverkot
Pääpiirteet
Helppo pääsy ja halpa : UJT: n halpa hinta ja helppo saatavuus sekä poikkeukselliset ominaisuudet ovat johtaneet tämän laitteen laajaan käyttöönottoon monissa elektronisissa sovelluksissa.
Matala virrankulutus : Koska laite on vähäisessä virrankulutusominaisuudessa normaaleissa työolosuhteissa, sitä pidetään uskomattomana läpimurtona jatkuvasti pyrittäessä kehittämään kohtuullisen tehokkaita laitteita.
Erittäin vakaa ja luotettava toiminta : Kun sitä käytetään oskillaattorina tai viiveen laukaisupiirinä, UJT toimii äärimmäisen luotettavasti ja erittäin tarkalla lähtövastuksella.
Yksiristeisen transistorin perusrakenne
Kuvio 1
UJT on kolminapainen puolijohdelaite, joka sisältää yksinkertaisen rakenteen, kuten yllä olevassa kuvassa on esitetty.
Tässä rakenteessa lohko kevyesti seostettua n-tyyppistä piimateriaalia (jolla on lisääntynyt vastusominaisuus) muodostaa parin pohjakontakteja, jotka on yhdistetty yhden pinnan kahteen päähän, ja vastakkaiseen takapintaan seostetun alumiinitangon.
Laitteen p-n-liitos muodostetaan alumiinitangon ja n-tyyppisen piilohkon reunaan.
Tämä näin muodostunut yksittäinen p-n-risteys on syy laitteen nimelle 'unijunction' . Laite tunnettiin alun perin nimellä duo (kaksois) emäksinen diodi tukikontaktien parin esiintymisen vuoksi.
Huomaa, että yllä olevassa kuvassa alumiinitanko on sulatettu / sulautettu piilohkoon kohtaan, joka on lähempänä pohjan 2 kosketinta kuin pohja 1 kosketinta, ja myös alustan 2 liittimestä on tullut positiivinen alustan 1 liittimeen nähden VBB volttia. Kuinka nämä näkökohdat vaikuttavat UJT: n toimintaan, käy ilmi seuraavista osioista
Symbolinen esitys
Yksikytkentäisen transistorin symbolinen esitys näkyy alla olevassa kuvassa.
Kuva # 2
Huomaa, että emitteriliitin on esitetty kulmassa suoraa viivaa kohti, joka kuvaa n-tyyppisen materiaalin lohkoa. Nuolipään voidaan nähdä suuntautuvan tyypillisen virran (reikä) suuntaan, kun yksisuuntainen laite on eteenpäin esijännitetyssä, laukaistussa tai johtavassa tilassa.
Yhdistämistransistorin vastaava piiri
Kuva # 3
Vastaava UJT-piiri voidaan nähdä yllä olevasta kuvasta. Voimme löytää, kuinka suhteellisen yksinkertainen tämä ekvivalentti piiri näyttää olevan, joka sisältää pari vastusta (yksi kiinteä, yksi säädettävä) ja yksinäinen diodi.
Vastus RB1 näytetään säädettävänä vastuksena, kun otetaan huomioon, että sen arvo muuttuu nykyisen IE: n muuttuessa. Itse asiassa missä tahansa transistorissa, joka edustaa yksiristeilyä, RB1 voi vaihdella 5 kΩ: sta 50 Ω: iin, jos IE: n vastaava muutos on 0-50 = μA. Emästen välinen vastus RBB edustaa laitteen vastusta liittimien B1 ja B2 välillä, kun IE = 0. Tämän kaavassa on
RBB = (RB1 + RB2) | IE = 0
RBB-alue on normaalisti 4-10 k: n sisällä. Ensimmäisen kuvan mukainen alumiinitangon sijoitus antaa RB1: n, RB2: n suhteelliset suuruudet, kun IE = 0. Voimme arvioida VRB1: n arvon (kun IE = 0) käyttämällä jännitteenjakajan lakia, kuten alla on esitetty:
VRB1 = (RB1 x VBB) / (RB1 + RB2) = ηVBB (IE = 0)
Kreikan kirje (eta) tunnetaan yksisuuntaisen transistorilaitteen sisäisenä stand-off-suhteena ja se määritetään seuraavasti:
η = RB1 / (RB1 + RB2) (IE = 0) = RB1 / RBB
Kun diodin eteenpäin suuntautuva jännitehäviö VD (0,35 → 0,70 V) on osoitettu emitterijännitteelle (VE), joka on suurempi kuin VRB1 (= ηVBB), diodi laukaistaan PÄÄLLÄ. Ihannetapauksessa voimme olettaa oikosulkutilan, niin että IE alkaa toimia RB1: n kautta. Yhtälön avulla emitterin laukaiseva jännitetaso voidaan ilmaista seuraavasti:
VP = ηVBB + VD
Tärkeimmät ominaisuudet ja työskentely
VBB = 10 V: n edustavan yksisuuntaisen transistorin ominaisuudet on esitetty alla olevassa kuvassa.
Kuva # 4
Voimme nähdä, että piikkipisteen vasemmalla puolella osoitetulle emitteripotentiaalille IE-arvo ei koskaan ylitä IEO: ta (joka on mikroampeereissa). Nykyinen IEO seuraa enemmän tai vähemmän tavanomaisen bipolaarisen transistorin käänteistä vuotovirtaa ICO.
Tätä aluetta kutsutaan raja-alueeksi, kuten myös kuviossa 1 on esitetty.
Heti kun johtuminen on saavutettu arvolla VE = VP, emitteripotentiaali VE pienenee IE-potentiaalin kasvaessa, mikä on täsmälleen alenevan vastuksen RB1 mukaista nykyisen IE: n kasvua varten, kuten aiemmin on selitetty.
Yllä oleva ominaisuus tarjoaa yksirunkoisen transistorin, jolla on erittäin vakaa negatiivisen vastuksen alue, joka mahdollistaa laitteen toiminnan ja käytön erittäin luotettavasti.
Edellä mainitun prosessin aikana voidaan odottaa saavutettavan laaksopisteen lopullisesti, ja mikä tahansa IE: n lisääntyminen tämän alueen ulkopuolella saa laitteen tulemaan kyllästysalueelle.
Kuva # 3 esittää diodiekvivalenttipiiriä samalla alueella samanlaisilla ominaisuuksilla.
Laitteen resistanssiarvon lasku aktiivisella alueella johtuu p-tyypin alumiinitangon injektoiduista rei'istä n-tyyppiseen lohkoon heti, kun laitteen laukaus tapahtuu. Tämä johtaa reikien määrän lisääntymiseen n-tyypin osassa, mikä lisää vapaiden elektronien lukumäärää, mikä johtaa parannettuun johtokykyyn (G) laitteen yli ja vastaavasti sen resistanssin vähenemiseen (R ↓ = 1 / G ↑)
Tärkeät parametrit
Löydät kolme muuta tärkeätä parametria, jotka liittyvät yksirunkoiseen transistoriin, jotka ovat IP, VV ja IV. Kaikki nämä on esitetty kuvassa # 4.
Nämä ovat itse asiassa melko helposti ymmärrettäviä. Normaalisti olemassa oleva emitteriominaisuus voidaan oppia alla olevasta kuvasta # 5.
Kuva # 5
Täällä voimme havaita, että IEO (μA) on huomaamaton, koska vaaka-asteikko on kalibroitu milliampeereina. Kukin pystysuoran akselin leikkaava käyrä on vastaavat VP-tulokset. Vakioarvoille η ja VD VP-arvo muuttuu VBB: n mukaisesti seuraavalla tavalla:
Yksiristeisen transistorin tietolomake
Vakio UJT: n teknisten ominaisuuksien valikoima voidaan oppia alla olevasta kuvasta # 5.
UJT Pinoutin tiedot
Pinout-tiedot sisältyvät myös yllä olevaan tietolomakkeeseen. Huomaa, että tukiasemat B1 ja B2 sijaitsevat vastakkain toisiaan vastaan samalla kun emitteritappi ON on sijoitettu keskelle näiden kahden väliin.
Lisäksi perustappi, jonka oletetaan olevan yhdistetty korkeampiin syöttötasoihin, sijaitsee lähellä pakkauksen kauluksessa olevaa laukaisua.
Kuinka käyttää UJT: tä SCR: n käynnistämiseen
Yksi suhteellisen suosittu UJT-sovellus on voimalaitteen, kuten SCR: n, laukaisu. Tämäntyyppisen laukaisupiirin peruskomponentit on kuvattu alla olevassa kaaviossa # 6.
Kuva # 6: SCR: n käynnistäminen UJT: n avulla
Kuva # 7: UJT-kuormitusviiva laukaisulle ulkoiselle laitteelle, kuten SCR
Pääajoituskomponentit muodostavat R1 ja C, kun taas R2 toimii kuin alasvetovastukset lähdön laukaisujännitteelle.
Kuinka lasketaan R1
Vastus R1 on laskettava sen varmistamiseksi, että R1: n määrittelemä kuormitusviiva kulkee laitteen ominaisuuksien kautta negatiivisen vastuksen alueella eli kohti huippupisteen oikeaa puolta, mutta laaksopisteen vasemmalle puolelle, kuten kohdassa Kuva # 7.
Jos kuormituslinja ei pysty ylittämään huippupisteen oikeaa reunaa, yksiliitäntälaite ei voi käynnistyä.
R1-kaava, joka takaa kytkimen ON-tilan, voidaan määrittää, kun otetaan huomioon huippupiste, jossa IR1 = IP ja VE = VP. Yhtälö IR1 = IP näyttää loogiselta, koska kondensaattorin latausvirta on tässä vaiheessa nolla. Tämä tarkoittaa, että kondensaattori tässä tietyssä pisteessä siirtyy latauksen kautta purkautumistilaan.
Yllä olevalle ehdolle voimme siis kirjoittaa:
Vaihtoehtoisesti, jotta taataan täydellinen SCR-sammutus:
R1> (V - Vv) / Iv
Tämä tarkoittaa, että vastuksen R1 valinta-alueen on oltava seuraava:
(V - Vv) / Iv
Kuinka lasketaan R2
Vastuksen R2 on oltava riittävän pieni sen varmistamiseksi, että SCR: ää ei laukaise väärin R2: n jännite VR2, kun IE Am 0 Amp. Tätä varten VR2 on laskettava seuraavan kaavan mukaisesti:
VR2 ≅ R2V / (R2 + RBB) (kun IE ≅ 0)
Kondensaattori antaa laukaisupulssien välisen viiveen ja määrittää myös kunkin pulssin pituuden.
Kuinka laskea C
Viitaten alla olevaan kuvaan, heti kun piiri on kytketty päälle, jännite VE, joka on yhtä suuri kuin VC, alkaa ladata kondensaattoria kohti jännitettä VV aikavakion τ = R1C kautta.
Kuva 8
Yleinen yhtälö, joka määrittää C: n latausajan UJT-verkossa, on:
vc = Vv + (V - Vv) (1 - On-t / R1C)
Aikaisempien laskelmien avulla tiedämme jo R2: n yli tapahtuvan haihtumisen yllä olevalla kondensaattorin latausjaksolla. Nyt kun vc = vE = Vp, UJT-laite siirtyy ON-tilaan, jolloin kondensaattori purkautuu RB1: n ja R2: n kautta aikavakiosta riippuen:
τ = (RB1 + R2) C
Seuraavaa yhtälöä voidaan käyttää purkausajan laskemiseen, kun
vc = vE
sinä ≅ Vpe -t / (RB1 + R2) C
Tämä yhtälö on muuttunut hieman monimutkaiseksi RB1: n takia, joka käy läpi arvon laskun, kun emitterivirta kasvaa, samoin kuin piirin muut näkökohdat, kuten R1 ja V, jotka vaikuttavat myös C: n purkausnopeuteen kokonaisuudessaan.
Tästä huolimatta, jos viitataan ekvivalenttiin piiriin, kuten on esitetty yllä kuvassa # 8 (b), tyypillisesti R1: n ja RB2: n arvot voivat olla sellaiset, että R1 voi vaikuttaa marginaalisesti Thévenin-verkkoon kondensaattorin C ympärillä, RB2-vastukset. Vaikka jännite V näyttää olevan melko suuri, Thévenin-jännitettä tukeva resistiivinen jakaja voidaan yleensä jättää huomiotta ja eliminoida, kuten alla olevassa vastaavassa kaaviossa esitetään:
Siksi yllä oleva yksinkertaistettu versio auttaa meitä saamaan seuraavan yhtälön kondensaattorin C purkausvaiheelle, kun VR2 on huipussaan.
VR2 ≅ R2 (Vp - 0,7) / R2 + RB1
Saat myös lisää sovelluspiirejä viittaa tähän artikkeliin
Edellinen: Mini-lähetin-vastaanotinpiiri Seuraava: PIR-murtohälytyspiiri
