Transistor de unijunção - Unijunction transistor

Transistor UJT

Transistores de unijunção
Modelo	ativo
Inventado	General Electric (1953)
Configuração de pinos	B2, B1, emissor
Símbolo eletrônico
Símbolo UJT N e P

Um transistor unijunction ( UJT ) é um dispositivo semicondutor eletrônico de três derivações com apenas uma junção que atua exclusivamente como uma chave controlada eletricamente.

O UJT não é usado como um amplificador linear. É usado em osciladores de funcionamento livre, osciladores sincronizados ou disparados e circuitos de geração de pulso em frequências baixas a moderadas (centenas de quilohertz). É amplamente utilizado em circuitos de disparo para retificadores controlados de silício . Na década de 1960, o baixo custo por unidade, combinado com sua característica única, garantiu seu uso em uma ampla variedade de aplicações, como osciladores, geradores de pulso, geradores dente de serra, circuitos de disparo, controle de fase, circuitos de temporização e tensão ou corrente - suprimentos regulamentados. Os tipos de transistor unijunção originais são agora considerados obsoletos, mas um dispositivo multicamada posterior, o transistor unijunção programável , ainda está amplamente disponível.

Tipos

Gráfico da curva característica UJT, tensão base1 do emissor em função da corrente do emissor, mostrando a resistência negativa controlada pela corrente (região descendente)

Existem três tipos de transistor unijunction:

1. O transistor de unijunção original, ou UJT, é um dispositivo simples que é essencialmente uma barra de material semicondutor do tipo n no qual o material do tipo p foi difundido em algum lugar ao longo de seu comprimento, fixando o parâmetro do dispositivo (a "razão de impasse intrínseca" ) O modelo 2N2646 é a versão mais comumente usada do UJT.${\ displaystyle \ eta}$
2. O transistor de unijunção complementar, ou CUJT, é uma barra de material semicondutor do tipo p no qual o material do tipo n foi difundido em algum lugar ao longo de seu comprimento, definindo o parâmetro do dispositivo . O modelo 2N6114 é uma versão do CUJT.${\ displaystyle \ eta}$
3. O transistor unijunção programável, ou PUT, é um dispositivo de multijunção que, com dois resistores externos, exibe características semelhantes ao UJT. É um primo próximo do tiristor e, como o tiristor, consiste em quatro camadas pn. Possui um ânodo e um cátodo conectados à primeira e à última camada, e uma porta conectada a uma das camadas internas. PUTs não são diretamente intercambiáveis ​​com UJTs convencionais, mas desempenham uma função semelhante. Em uma configuração de circuito adequada com dois resistores de "programação" para definir o parâmetro , eles se comportam como um UJT convencional. Os modelos 2N6027, 2N6028 e BRY39 são exemplos de tais dispositivos.${\ displaystyle \ eta}$

Formulários

Os circuitos de transistor unijunction eram populares em circuitos eletrônicos amadores nas décadas de 1960 e 1970 porque permitiam que osciladores simples fossem construídos usando apenas um dispositivo ativo. Por exemplo, eles foram usados ​​para osciladores de relaxamento em luzes estroboscópicas de taxa variável. Posteriormente, à medida que os circuitos integrados se tornaram mais populares, osciladores como o 555 timer IC tornaram-se mais comumente usados.

Além de seu uso como dispositivo ativo em osciladores de relaxamento, uma das aplicações mais importantes dos UJTs ou PUTs é o acionamento de tiristores ( retificadores controlados de silício (SCR), TRIAC , etc.). Uma tensão CC pode ser usada para controlar um circuito UJT ou PUT de forma que o "período de ativação" aumente com um aumento na tensão de controle CC. Esta aplicação é importante para um grande controle de corrente CA.

Os UJTs também podem ser usados ​​para medir o fluxo magnético. O efeito Hall modula a tensão na junção PN. Isso afeta a frequência dos osciladores de relaxamento UJT. Isso só funciona com UJTs. PUTs não apresentam esse fenômeno.

Construção

Estrutura de um UJT tipo p

Matriz UJT: quanto maior o contato no centro do cristal é o emissor, o menor é B ₁ ; B ₂ está na parte inferior do cristal

O UJT tem três terminais: um emissor (E) e duas bases (B ₁ e B ₂ ) e, portanto, às vezes é conhecido como "diodo de base dupla". A base é formada por uma barra de silício do tipo n levemente dopada . Dois contatos ôhmicos B ₁ e B ₂ estão conectados em suas extremidades. O emissor é do tipo p fortemente dopado; esta única junção PN dá ao dispositivo seu nome. A resistência entre B1 e B2 quando o emissor está em circuito aberto é chamada de resistência intermediária . A junção do emissor geralmente está localizada mais perto da base 2 (B2) do que da base 1 (B1), de modo que o dispositivo não é simétrico, porque uma unidade simétrica não fornece características elétricas ideais para a maioria das aplicações.

Se não houver diferença de potencial entre seu emissor e qualquer um de seus condutores de base, há uma corrente extremamente pequena de B ₁ a B ₂ . Por outro lado, se uma tensão adequadamente grande em relação aos seus condutores de base, conhecida como tensão de disparo , for aplicada ao seu emissor, então uma corrente muito grande de seu emissor junta-se à corrente de B ₁ a B ₂ , o que cria um maior Corrente de saída B ₂ .

O símbolo do diagrama esquemático para um transistor de unijunção representa o condutor emissor com uma seta, mostrando a direção da corrente convencional quando a junção base-emissor está conduzindo uma corrente. Um UJT complementar usa uma base do tipo p e um emissor do tipo n e opera da mesma forma que o dispositivo de base do tipo n, mas com todas as polaridades de voltagem invertidas.

A estrutura de um UJT é semelhante à de um JFET de canal N , mas o material do tipo p (porta) envolve o material do tipo N (canal) em um JFET, e a superfície da porta é maior do que a junção do emissor do UJT. Um UJT é operado com polarização direta da junção do emissor, enquanto o JFET é normalmente operado com polarização reversa da junção do emissor. É um dispositivo de resistência negativa controlado por corrente .

Operação do dispositivo

O dispositivo tem uma característica única que, quando disparado, sua corrente de emissor aumenta regenerativamente até ser restringida pela fonte de alimentação do emissor. Apresenta característica de resistência negativa e por isso pode ser empregado como oscilador.

O UJT é polarizado com uma tensão positiva entre as duas bases. Isso causa uma queda potencial ao longo do comprimento do dispositivo. Quando a tensão do emissor é acionada a aproximadamente uma tensão do diodo acima da tensão no ponto onde está a difusão P (emissor), a corrente começará a fluir do emissor para a região da base. Como a região da base é levemente dopada, a corrente adicional (na verdade, carrega na região da base) causa modulação de condutividade que reduz a resistência da parte da base entre a junção do emissor e o terminal B2. Essa redução na resistência significa que a junção do emissor é polarizada mais para frente e, portanto, ainda mais corrente é injetada. No geral, o efeito é uma resistência negativa no terminal emissor. Isso é o que torna o UJT útil, especialmente em circuitos osciladores simples.

Invenção

O transistor de unijunção foi inventado como um subproduto da pesquisa sobre transistores de tetrodo de germânio na General Electric . Foi patenteado em 1953. Comercialmente, eram fabricados dispositivos de silício. Um número de peça comum é 2N2646.

Referências