טרנזיסטור unijunction הוא מכשיר מוליך למחצה בעל 3 מסופים שאינו דומה ל- BJT ויש בו רק צומת pn יחיד. זה בעצם נועד לשמש כמעגל מתנד חד-שלבי להפקת אותות פועמים המתאימים ליישומי מעגל דיגיטלי.
מעגל מתנד הרפיה UJT
בדרך כלל ניתן לחווט את הטרנזיסטור לא-צומת בצורה של מתנד הרפיה כפי שמוצג במעגל הבסיסי הבא.
כאן הרכיבים RT ו- CT עובדים כמו אלמנטי התזמון וקובעים את התדירות או את קצב התנודה של מעגל UJT.
לצורך חישוב תדר התנודה נוכל להשתמש בנוסחה הבאה, המשלבת את ה- יחס עצירה פנימי של טרנזיסטור unununction ה כאחד הפרמטרים יחד עם RT ו- CT לקביעת הפולסים המתנדנדים.
הערך הסטנדרטי של יחס ההמתנה למכשיר UJT טיפוסי הוא בין 0.4 ל 0.6 . כך שוקלים את הערך של ה = 0.5, והחלפתו במשוואה לעיל נקבל:
כאשר האספקה מופעלת, המתח דרך הנגד RT טוען את הקבל CT לכיוון רמת האספקה VBB. כעת, מתח ההמתנה Vp נקבע על ידי Vp על פני B1 - B2, בשילוב עם יחס ההמתנה של UJT ה כמו: Vp = ה VB1VB2 - VD.
במשך זמן כה רב המתח VE על פני הקבל נשאר נמוך יותר מאשר ה- Vp, מסופי UJT על פני B1, B2 מראים מעגל פתוח.
אבל ברגע שהמתח על פני CT חורג מ- Vp, הטרנזיסטור של unununction נורה, מתיר במהירות את הקבל ומתניע מחזור חדש.
במהלך ירי הירי של ה- UJT, התוצאות עלולות לעלות בפוטנציאל R1, והפוטנציאל לרוחב R2 לרדת.
צורת הגל המתקבלת על פני הפולט של ה- UJT מייצרת אות שן מנסר, המציג פוטנציאל חיובי ב B2, ופוטנציאל הולך שלילי ב B1 מוביל של UJT.
אזורי יישום של טרנזיסטור Unijunction
להלן אזורי היישום העיקריים שבהם נעשה שימוש נרחב בטרנזיסטורים של unununction.
- הפעלת מעגלים
- מעגלי מתנדים
- אספקה מוסדרת מתח / זרם.
- מעגלים מבוססי טיימר,
- גנרטורים לשיניים,
- מעגלי בקרת שלב
- רשתות Bistable
תכונות עיקריות
נגיש וזול בקלות המחיר הזול והזמינות הקלה של UJTs יחד עם כמה תכונות יוצאות דופן הובילו ליישום רחב של מכשיר זה ביישומים אלקטרוניים רבים.
צריכת חשמל נמוכה : בגלל תכונת צריכת החשמל הנמוכה שלהם בתנאי עבודה רגילים, המכשיר נחשב לפריצת דרך מדהימה במאמץ המתמיד לפתח מכשירים יעילים למדי.
פעולה אמינה במיוחד : כאשר משתמשים בו כמתנד או במעגל הפעלת עיכוב, UJT פועל באמינות קיצונית ועם תגובת פלט מדויקת במיוחד.
קונסטרוקציה בסיסית של טרנזיסטור Unijunction
איור 1
ה- UJT הוא מכשיר מוליך למחצה בעל שלושה מסופים המשלב קונסטרוקציה פשוטה כמתואר באיור לעיל.
במבנה זה, גוש של חומר סיליקון מסוג n מסומם בצורה קלה (בעל מאפיין התנגדות מוגבר) מספק זוג מגעי בסיס המחוברים לשני קצוות של משטח אחד, ומוט אלומיניום המוגס על המשטח האחורי הנגדי.
צומת ה- p-n של המכשיר נוצר על גבול מוט האלומיניום וגוש הסיליקון מסוג n.
צומת ה- p-n היחיד שנוצר כך הוא הסיבה לשם המכשיר 'unununction' . המכשיר נקרא בתחילה צמד דיודות בסיסיות (כפולות) בגלל המופע של זוג אנשי קשר בסיסיים.
שימו לב שבאיור לעיל שמוט האלומיניום התמזג / מוזג על גוש הסיליקון במיקום קרוב יותר למגע בסיס 2 מאשר מגע בסיס 1, וגם מסוף בסיס 2 הפך לחיובי ביחס למסוף בסיס 1 על ידי וולט VBB. כיצד ההיבטים הללו משפיעים על עבודתו של ה- UJT יופיע בסעיפים הבאים
ייצוג סמלי
הייצוג הסמלי של הטרנזיסטור unununction ניתן לראות בתמונה למטה.
איור מס '2
שימו לב כי מסוף הפולט מוצג בזווית לקו הישר המתאר את גוש החומר מסוג n. ניתן לראות את ראש החץ מכוון לכיוון זרימת זרם (חור) טיפוסית בזמן שמכשיר unununction נמצא במצב מוטה קדימה, מופעל או מוליך.
מעגל שווה ערך לטרנזיסטור של Unijunction
איור 3
ניתן לצפות במעגל ה- UJT המקביל בתמונה המוצגת לעיל. אנו יכולים למצוא כמה פשוט יחסית נראה כי המעגל המקביל הזה כולל כמה נגדים (אחד קבוע, אחד מתכוונן) ודיודה בודדת.
ההתנגדות RB1 מוצגת כנגד מתכוונן בהתחשב בערכו ישתנה עם שינוי ה- IE הנוכחי. למעשה, בכל טרנזיסטור המייצג unununction, RB1 עשוי לנוע בין 5 kΩ למטה ל- 50 Ω עבור כל שינוי שווה ערך של IE מ- 0 ל- 50 = μA. ההתנגדות הבסיסית RBB מייצגת את ההתנגדות של המכשיר בין המסופים B1 ו- B2 כאשר IE = 0. הנוסחה לכך היא,
RBB = (RB1 + RB2) | IE = 0
טווח ה- RBB הוא בדרך כלל בטווח של 4 ו- 10 k. מיקום מוט האלומיניום כמוצג באיור הראשון מספק את הגדלים היחסיים של RB1, RB2 כאשר IE = 0. אנו יכולים להעריך את הערך של VRB1 (כאשר IE = 0) באמצעות חוק מחלק המתח, כמפורט להלן:
VRB1 = (RB1 x VBB) / (RB1 + RB2) = ηVBB (עם IE = 0)
המכתב היווני ה (eta) ידוע בתור יחס ההמתנה הפנימי של מכשיר הטרנזיסטור שאינו צומת ומוגדר על ידי:
η = RB1 / (RB1 + RB2) (עם IE = 0) = RB1 / RBB
עבור מתח הפולט המצוין (VE) גבוה מ- VRB1 (= ηVBB) על ידי ירידת המתח הקדמית של הדיודה VD (0.35 → 0.70 V), הדיודה תופעל. באופן אידיאלי אנו יכולים להניח את מצב הקצר, כך ש- IE יתחיל להתנהל דרך RB1. באמצעות משוואה, רמת המתח המפעילה של הפולט יכולה להתבטא כ:
סמנכ'ל = ηVBB + VD
מאפיינים עיקריים ועבודה
המאפיינים של טרנזיסטור מייצג unununction עבור VBB = 10 V מוצגים באיור להלן.
איור מס '4
אנו יכולים לראות כי לפוטנציאל הפולט המצוין בצד שמאל של נקודת השיא, ערך ה- IE לעולם אינו עולה על ה- IEO (הנמצא במיקרו-אמפר). ה- IEO הנוכחי עוקב פחות או יותר אחר ICO זרם הדליפה ההפוך של הטרנזיסטור הדו-קוטבי המקובל.
אזור זה, מכונה אזור הניתוק, כפי שצוין גם באיור.
ברגע שמושגת הולכה ב- VE = VP, פוטנציאל הפולט VE פוחת ככל שפוטנציאל IE גדל, וזה בדיוק בהתאם להתנגדות הפחתת RB1 להגדלת IE הנוכחי, כפי שהוסבר קודם.
המאפיין שלעיל מספק טרנזיסטור חד פעמי עם אזור התנגדות שלילי יציב ביותר, המאפשר למכשיר לעבוד ולהשתמש בו בצורה אמינה ביותר.
במהלך התהליך הנ'ל, ניתן היה לצפות לנקודת העמק להגיע באופן סופי, וכל עלייה ב- IE מעבר לטווח זה גורמת למכשיר להיכנס לאזור הרוויה.
האיור מס '3 מראה מעגל שווה ערך דיודות באותו אזור עם גישה מאפיינת דומה.
הירידה בערך ההתנגדות של המכשיר באזור הפעיל נגרמת בגלל החורים שהוזרקו לבלוק מסוג n על ידי מוט האלומיניום מסוג p ברגע שקורה הירי של המכשיר. התוצאה היא עלייה בכמות החורים בקטע מסוג n מגדילה את מספר האלקטרונים החופשיים, וגורמת למוליכות משופרת (G) על פני המכשיר עם ירידה שווה בהתנגדותו (R ↓ = 1 / G ↑)
פרמטרים חשובים
תוכלו למצוא שלושה פרמטרים חשובים נוספים הקשורים לטרנזיסטור unununction שהם IP, VV ו- IV. כל אלה מצוינים באיור מס '4.
אלה די קלים להבנה. את המאפיין הקולט הרגיל ניתן ללמוד מלמטה מס '5.
איור מס '5
כאן אנו יכולים לראות כי IEO (μA) אינו מורגש כי הסולם האופקי מכויל במיליאמפר. כל אחת מהעקומות המצטלבות בציר האנכי היא התוצאות המקבילות של סמנכ'ל. לערכים קבועים של η ו- VD, ערך הסמנכ'ל משתנה בהתאם ל- VBB, כפי שנוסח להלן:
גיליון נתונים של טרנזיסטור של Unijunction
ניתן ללמוד מגוון סטנדרטי של מפרט טכני עבור ה- UJT באיור מס '5 להלן.
פרטי Pinout של UJT
פרטי ה- pinout כלולים גם בגיליון הנתונים שלמעלה. שימו לב שמסופי הבסיס B1 ו B2 ממוקמים זה מול זה בזמן שהסיכה הפולטת IS ממוקם במרכז, בין שני אלה.
יתר על כן, סיכת הבסיס שאמורה להיות מחוברת עם רמות אספקה גבוהות יותר ממוקמת קרוב לירי מחוץ לצווארון החבילה.
כיצד להשתמש ב- UJT להפעלת SCR
יישום אחד פופולרי יחסית של ה- UJT הוא להפעלת התקני חשמל כגון SCR. המרכיבים הבסיסיים של מעגל הפעלה מסוג זה מתוארים בתרשים מס '6 המוצג להלן.
איור מס '6: הפעלת SCR באמצעות UJT
איור מס '7: קו עומס UJT להפעלת מכשיר חיצוני כמו SCR
רכיבי התזמון העיקריים נוצרים על ידי R1 ו- C, בעוד R2 עובד כמו נגדים נפתחים למתח המפעיל את הפלט.
כיצד לחשב R1
יש לחשב את הנגד R1 כדי להבטיח שקו העומס כמוגדר על ידי R1 נע דרך מאפייני המכשיר באזור ההתנגדות השלילי, כלומר לכיוון הצד הימני של נקודת השיא אך לצד שמאל של נקודת העמק כמצוין ב איור מס '7.
אם קו העומס אינו מסוגל לחצות את הצד הימני של נקודת השיא, התקן unununction אינו יכול להפעיל.
ניתן לקבוע את הנוסחה R1 המבטיחה מצב הפעלה לאחר שנקח בחשבון את נקודת השיא שבה IR1 = IP ו- VE = VP. המשוואה IR1 = IP נראית הגיונית מכיוון שזרם הטעינה של הקבל, בשלב זה, הוא אפס. כלומר הקבל בנקודה ספציפית זו עובר דרך טעינה למצב פריקה.
לתנאי הנ'ל אנו יכולים לכתוב:
לחלופין, על מנת להבטיח כיבוי מלא של SCR:
R1> (V - Vv) / Iv
זה מרמז כי טווח הבחירה של הנגד R1 צריך לבוא לידי ביטוי כמפורט להלן:
(V - Vv) / Iv
כיצד לחשב R2
הנגד R2 חייב להיות קטן מספיק בכדי להבטיח שה- SCR לא יופעל באופן כוזב על ידי מתח VR2 על פני R2 כאשר IE ≅ 0 Amp. לשם כך יש לחשב את ה- VR2 לפי הנוסחה הבאה:
VR2, R2V / (R2 + RBB) (כאשר IE ≅ 0)
הקבל מספק את עיכוב הזמן בין הפולסים המפעילים, וקובע גם את אורכו של כל דופק.
כיצד לחשב ג
בהתייחס לאיור להלן, ברגע שהמעגל מופעל, מתח VE השווה ל- VC יתחיל לטעון את הקבל לעבר מתח VV, דרך קבוע זמן τ = R1C.
הספרה 8
המשוואה הכללית שקובעת את תקופת הטעינה של C ברשת UJT היא:
vc = Vv + (V - Vv) (1 - הוא-t / R1C)
באמצעות החישובים הקודמים שלנו אנו כבר יודעים את התנודה על פני R2 בתקופת הטעינה הנ'ל של הקבל. כעת, כאשר vc = vE = Vp, מכשיר ה- UJT יעבור למצב ON ON, ויגרום לפריקת הקבל דרך RB1 ו- R2, עם קצב תלוי בקבוע הזמן:
τ = (RB1 + R2) C
ניתן להשתמש במשוואה הבאה לחישוב זמן הפריקה מתי
vc = vE
אתה ≅ Vpe -t / (RB1 + R2) C
משוואה זו הפכה מורכבת מעט בגלל RB1, שעובר ירידת ערך ככל שזרם הפולט עולה, יחד עם היבטים אחרים במעגל כמו R1 ו- V, המשפיעים גם על קצב הפריקה של C בסך הכל.
למרות זאת, אם נתייחס למעגל המקביל כמפורט לעיל איור מס '8 (ב), בדרך כלל הערכים של R1 ו- RB2 יכולים להיות כאלה שרשת ת'וונין לתצורה סביב הקבל C עשויה להיות מושפעת שולית על ידי ה- R1, נגדי RB2. למרות שנראה כי המתח V גדול למדי, ניתן היה להתעלם ולחסל את מחלק ההתנגדות המסייע למתח תוונין, כפי שמוצג בתרשים המקביל המופחת להלן:
לכן, הגרסה הפשוטה לעיל עוזרת לנו להשיג את המשוואה הבאה לשלב הפריקה של הקבל C, כאשר VR2 בשיאו.
VR2 ≅ R2 (Vp - 0.7) / R2 + RB1
למעגלי יישומים נוספים תוכלו גם עיין במאמר זה
קודם: מעגל משדר מיני הבא: מעגל אזעקת PIR
