Electronica Indusitrial Transistor-Unijuntura

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ELECTRÓNICA INDUSTRIAL

Transistor Unijuntura (UJT)

Transistor Unijuntura Programable (PUT)

6°B – ELECTRÓNICA

2011



E.E.T Nº 460 “Guillermo Lehmann”

Departamento de Electrónica


2011 6º B – Electrónica 2

1. TRANSISTOR UNIJUTURA (UJT)

Se trata de un dispositivo semiconductor compuesto por tres terminales; en dos terminales,denominados “base 1” (B1) y “base 2” (B2), se sitúa una resistencia semiconductora (tipo n )denominada “resistencia interbase RBB”, cuyo valor varia desde 4,7 a 10 K. En un puntodeterminado de esta resistencia, se difunde una zona “p” que forma una juntura p-n (diodo) quese conecta al tercer terminal, denominado “emisor” (E). En la figura 1.1 siguiente grafico seobserva la característica tensión-corriente del emisor respecto a la “base 1” (B1) y también susímbolo.

Figura 1.1.- (a) Característica tensión-corriente del terminal Emisor-Base 1. (b) Símbolo.

La polarización se realiza aplicando una tensión positiva a la base B2 (V BB ≈ 5 a 30 Volt). Lamáxima tensión aplicada, esta limitada por la disipación del UJT. El UJT se dispara cuando la juntura p-n se polariza directamente. Si la tensión del emisor (VE) es menor a VC, circula por la juntura una corriente inversa denominada IEBO. Cuando la tensión del emisor supera a latensión VC, la juntura se polariza directamente y la corriente del emisor se hace positiva,inyectando portadores minoritarios en la porción de la resistencia RBB, comprendida entre el

diodo y la “Base-1” (B1), haciendo que este tramo aumente drásticamente su conductividad ydisminuya su resistencia eléctrica. En esta situación, la tensión del emisor disminuye cuando lacorriente del emisor aumenta (zona de resistencia negativa), dado que la tensión VC disminuyeal disminuir R1. El la grafica V-I este fenómeno comienza en el punto “V P-IP.”. La corrientequeda limitada solamente por la resistencia R1 y por la de la fuente de tensión que polariza alemisor (se produce un pulso de corriente). En la figura 1.2 se observa el circuito eléctricoequivalente.







Figura 1.2- Circuito eléctrico equivalente

La tensión VE, para producir el disparo o sea VP, vale:

D BB D BBPV V V V

R R

RV +⋅=+⋅

+

= η

21

1

+

=

21

1

R R

Rη se denomina “relación intrínseca” y tiene un valor en particular para cada UJT.

La relación intrínseca toma valores típicos que van de 0,45 a 0,82. La VBB, se denomina“tensión ínter básica” y es la tensión que se aplica entre las bases B1 y B2. La “V D” es latensión umbral de polarización directa de la juntura p-n , cuyo valor es aproximadamente de

0,56 Volt a 25º C y disminuye en aprox. 2 mV/ºC. Cuando IE aumenta, VE disminuye (zona decaracterística negativa) hasta un valor dado por IV-VV, donde nuevamente comienza aumentar.Si al dispositivo lo hacemos trabajar por debajo de los valores de I V y VV, el valor de R1 retomasu valor original. Si la tensión de emisor se mantiene constante y mayor que VV, R1 semantiene en su valor bajo y no se reestablece. En la aplicación, la tensión de disparo VE= VP,se debe mantener constante, pero como varia con la temperatura, debido al valor de VD, resultaentonces necesario compensar esta variación. El procedimiento es colocar una resistencia decarbón en la base B2 que tiene un coeficiente de variación positivo, para contrarrestar elcoeficiente negativo de la juntura p-n . La figura 1.3 muestra el circuito:







Figura 1.3.- Circuito que contrarresta el coeficiente negativo de la juntura p-n

1.1. OSCILADOR DE RELAJACIÓN CON UJT







El transistor unijuntura se lo utiliza como oscilador de relajación, para generar pulsos dedisparo. El circuito trabaja de la siguiente forma. El capacitor, conectado entre el emisor y la

base B1 se carga exponencialmente con una constante de carga (base de tiempo) dada por el

producto de E E

RC ⋅ . Cuando se llega al valor de la tensión de disparo ""P

V el capacitor se

descarga a través del emisor, rápidamente, dado por la constante de descarga de

( )11 B E

R RC +⋅ . Cuando se llega al valorV E

V V = , el emisor se bloquea, parando la descarga

del capacitor y nuevamente comenzando el ciclo de carga.

Para calcular el período de los pulsos, partimos de la tensión de carga del condensador:

−⋅=

⋅

−

C Rt

CC C eV V 1

Para nuestro caso el tiempo ‘1T ’ lo calculamos para

V CC CC V V V −=' y

PC V V = .

( )

−⋅−=

⋅

−

E E C R

T

V CC C eV V V

1

1

Despejando el tiempo1T obtenemos:

−

−⋅⋅=

PCC

V CC

E E

V V

V V C RT ln

1

El tiempo de descarga ‘2

T ’ es difícil de calcular por la variación que sufre la resistencia de

descarga a través de1

R y1 B

R . Para el caso de 01 = B R el valor de

2T empíricamente es:

( )Esat

V C T ⋅⋅+≈ 522

Donde Esat

V es el valor dado en las características del UJT para mA I E

50= . No obstante

en las aplicaciones para disparo de tiristores, resulta21T T >> por lo cual el período lo

calculamos como:

121T T T T ≈+=

La expresión para el período se puede simplificar si hacemos 0≈V

V

−

⋅⋅=

PCC

CC

E E V V

V

C RT ln

Por otra parte comoCC P

V V ⋅=η reemplazando:

−

⋅⋅=

⋅−

⋅⋅=

η η 1

1lnln

E E

CC CC

CC

E E C R

V V

V C RT

Para un transistor unijuntura para disparo de tiristores como el 2N2646, el valor de la

relación intrínseca es 63,0=η , entonces reemplazando tenemos:

E E C RT ⋅=







Las condiciones de diseño para un circuito de disparo de tiristores con UJT, no son muyrigurosas. La resistencia RB1 se limita a un valor inferior a 100 . En algunas aplicaciones su

valor podrá estar entre 2000 y 3000 . Si el pulso de disparo se toma de los extremos de R B1,este tendrá que tener un valor tal que la tensión continua producida por la corriente interbase,no tome un valor superior a la del disparo del tiristor.

La resistencia RE debe ser de un valor comprendido entre 3K y 3M, para permitir que elcircuito oscile. Si es muy grande, es posible que no llegue a la tensión de disparo. Si es muychica, el UJT se dispara pero luego entra en la zona de resistencia positiva (saturación) y novuelve a bloquearse.

2. TRANSISTOR UNIJUTURA PROGRAMABLE (PUT)

Este dispositivo, tiene un comportamiento similar al UJT, con la diferencia que la relaciónintrínseca “η” se puede “programar”, mediante un divisor resistivo. A pesar de llamarsetransistor, su estructura es la de un tiristor en el que el terminal de puerta (G) se toma del ladodel ánodo en lugar del de cátodo (base del transistor PNP). En la figura 2.1 se observa suestructura interna y su símbolo:

Figura 2.1.- (a) Estructura interna de un transistor PUT. (b) Símbolo

La próxima figura (2.2) muestra la característica tensión-corriente de los terminales ánodo-cátodo para un determinado valor de RT y VT.







Figura 2.2.- Característica Tensión-Corriente de un PUT

La forma típica de polarizar al PUT, es la que se muestra en el circuito (a) de la figura 2.3. Elcircuito (b) se obtiene aplicando Thevenin en el terminal de compuerta.

Figura 2.3.- (a) Circuito típico de polarización. (b) Circuito equivalente aplicando Thevenin en elterminal de compuerta

En el circuito de la figura 2.3 (b) tenemos que:

P

P

T

R R

R R R

+

⋅=

1

1y

P

PGG

T

R R

RV V

+

⋅=

1

Para una VT determinada y mientras VAA < VT, la corriente de ánodo “IA” es prácticamentedespreciable, estando el PUT en estado de bloqueo. Si VAA > VT en una cantidad "Vp", seproduce una inyección de portadores de carga por el diodo formado por el terminal del ánodo ycompuerta, dando comienzo a la realimentación interna que provoca el estado de conducción

del PUT entre el ánodo y el cátodo. Una vez activado el PUT si disminuimos la tensión VAA de







manera que la corriente pase por debajo de un valor llamado de valle “I V” (mínima demantenimiento), el PUT nuevamente pasa al estado de bloqueo, de manera similar al UJT.

En forma similar al UJT, el PUT se utiliza para disparar tiristores en un circuito de relajación,sincronizado con la frecuencia de red. Sintetizando, el PUT puede reemplazar al UJT en loscircuitos de disparo que hemos analizado, conectando el terminal de ánodo del PUT con elterminal que corresponde al emisor del UJT y el cátodo del PUT, con el terminal base 2 delUJT. Se deberá agregar un divisor resistivo, para programar la relación intrínseca “η”.

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