Transistor uniunión

Un transistor uniunión (UJT) es un dispositivo semiconductor electrónico de tres conductores con una sola unión que actúa exclusivamente como un interruptor controlado eléctricamente.

El UJT no se utiliza como amplificador lineal. Se utiliza en osciladores de funcionamiento libre, osciladores sincronizados o disparados y circuitos de generación de pulsos a frecuencias bajas a moderadas (cientos de kilohercios). Es ampliamente utilizado en los circuitos de disparo para rectificadores controlados por silicio. En la década de 1960, el bajo costo por unidad, combinado con su característica única, justificaba su uso en una amplia variedad de aplicaciones como osciladores, generadores de pulsos, generadores de dientes de sierra, circuitos de disparo, control de fase, circuitos de temporización y voltaje o corriente. -suministros regulados. Los tipos originales de transistores de unión única ahora se consideran obsoletos, pero un dispositivo multicapa posterior, el transistor de unión única programable, todavía está ampliamente disponible.

Tipos

Gráfico de curva característica UJT, voltaje emisor-base1 como función de corriente emisor, mostrando resistencia negativa controlada por corriente (región descendente)

Hay tres tipos de transistores uniunión:

1. El transistor de unijunción original, o UJT, es un dispositivo simple que es esencialmente una barra de material semiconductor tipo n en el que el material tipo p se ha difundido en algún lugar a lo largo de su longitud, fijando el parámetro dispositivo .. {displaystyle eta } (la "proporción intrínseca de separación"). El modelo 2N2646 es la versión más utilizada del UJT.
2. El transistor de unijunción complementario, o CUJT, es una barra de material semiconductor tipo p en la que el material tipo n se ha difundido en algún lugar a lo largo de su longitud, definiendo el parámetro dispositivo .. {displaystyle eta }. El modelo 2N6114 es una versión del CUJT.
3. El transistor de unijunción programable, o PUT, es un dispositivo multijunción que, con dos resistores externos, muestra características similares al UJT. Es un primo cercano al turistor y como el tiristor consiste en cuatro capas p-n. Tiene un ánodo y una cátodo conectado a la primera y la última capa, y una puerta conectada a una de las capas interiores. Los PUTs no son directamente intercambiables con UJT convencionales, pero realizan una función similar. En una configuración adecuada de circuito con dos resistores "programación" para establecer el parámetro .. {displaystyle eta }Se comportan como un UJT convencional. Los modelos 2N6027, 2N6028 y BRY39 son ejemplos de estos dispositivos.

Aplicaciones

Los circuitos de transistores uniunión fueron populares en los circuitos electrónicos de aficionados en las décadas de 1960 y 1970 porque permitían construir osciladores simples usando un solo dispositivo activo. Por ejemplo, se utilizaron para osciladores de relajación en luces estroboscópicas de frecuencia variable. Más tarde, a medida que los circuitos integrados se hicieron más populares, los osciladores como el 555 timer IC se utilizaron con mayor frecuencia.

Además de su uso como dispositivo activo en osciladores de relajación, una de las aplicaciones más importantes de los UJT o PUT es disparar tiristores (rectificadores controlados por silicio (SCR), TRIAC, etc.). Se puede usar un voltaje de CC para controlar un circuito UJT o PUT de modo que el "período de encendido" aumenta con un aumento en el voltaje de control de CC. Esta aplicación es importante para el control de corriente alterna grande.

Los UJT también se pueden usar para medir el flujo magnético. El efecto Hall modula el voltaje en la unión PN. Esto afecta la frecuencia de los osciladores de relajación UJT. Esto solo funciona con UJT. Los PUT no presentan este fenómeno.

Construcción

Estructura de un UJT de tipo p

UJT die: el contacto más grande en el centro del cristal es el emisor, el más pequeño es B₁B₂ está en el fondo del cristal

El UJT tiene tres terminales: un emisor (E) y dos bases (B₁ y B₂), por lo que a veces se le conoce como "doble- diodo de base". La base está formada por una barra de silicio tipo n ligeramente dopada. En sus extremos se adjuntan dos contactos óhmicos B₁ y B₂. El emisor es de tipo p y está fuertemente dopado; esta única unión PN le da al dispositivo su nombre. La resistencia entre B1 y B2 cuando el emisor está en circuito abierto se denomina resistencia entre bases. La unión del emisor generalmente se ubica más cerca de la base 2 (B2) que de la base 1 (B1), por lo que el dispositivo no es simétrico, porque una unidad simétrica no proporciona características eléctricas óptimas para la mayoría de las aplicaciones.

Si no existe una diferencia de potencial entre su emisor y cualquiera de sus cables base, hay una corriente extremadamente pequeña de B₁ a B₂. Por otro lado, si se aplica a su emisor un voltaje lo suficientemente grande en relación con sus cables base, conocido como voltaje de disparo, entonces una corriente muy grande de su emisor se une a la corriente de B₁ a B₂, lo que crea una corriente de salida B₂ mayor.

El símbolo del diagrama esquemático para un transistor uniunión representa el conductor del emisor con una flecha, que muestra la dirección de la corriente convencional cuando la unión emisor-base está conduciendo una corriente. Un UJT complementario utiliza una base de tipo p y un emisor de tipo n, y funciona igual que el dispositivo de base de tipo n pero con todas las polaridades de voltaje invertidas.

La estructura de un UJT es similar a la de un JFET de canal N, pero el material de tipo p (puerta) rodea el material de tipo N (canal) en un JFET, y la superficie de la puerta es más grande que la unión del emisor de la UJT. Un UJT funciona con la unión del emisor con polarización directa, mientras que el JFET normalmente funciona con la unión de la puerta con polarización inversa. Es un dispositivo de resistencia negativa controlado por corriente.

Funcionamiento del dispositivo

El dispositivo tiene una característica única que cuando se activa, su corriente de emisor aumenta de forma regenerativa hasta que se restringe por la fuente de alimentación del emisor. Presenta una característica de resistencia negativa, por lo que puede emplearse como oscilador.

El UJT está polarizado con un voltaje positivo entre las dos bases. Esto provoca una caída potencial a lo largo del dispositivo. Cuando el voltaje del emisor aumenta aproximadamente un voltaje de diodo por encima del voltaje en el punto donde se encuentra la difusión P (emisor), la corriente comenzará a fluir desde el emisor hacia la región de la base. Debido a que la región de la base está muy poco dopada, la corriente adicional (en realidad cargas en la región de la base) provoca una modulación de la conductividad que reduce la resistencia de la parte de la base entre la unión del emisor y el terminal B2. Esta reducción en la resistencia significa que la unión del emisor está más polarizada hacia adelante y, por lo tanto, se inyecta aún más corriente. En general, el efecto es una resistencia negativa en la terminal del emisor. Esto es lo que hace que el UJT sea útil, especialmente en circuitos osciladores simples.

Invención

El transistor uniunión se inventó como un subproducto de la investigación sobre transistores de tetrodo de germanio en General Electric. Fue patentado en 1953. Comercialmente, se fabricaron dispositivos de silicio. Un número de pieza común es 2N2646.