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ENCICLOPEDIA DE RADIOELECTRÓNICA E INGENIERÍA ELÉCTRICA Transistores uniunión. Dato de referencia
Enciclopedia de radioelectrónica e ingeniería eléctrica. / Referencias El artículo describe el dispositivo, el principio de funcionamiento y el uso de transistores uniunión. Un transistor unijunción o, como también se le llama, diodo de doble base, es un dispositivo semiconductor de tres electrodos con una unión pn. Su estructura se muestra convencionalmente en la Fig. 1, a, designación gráfica convencional en los diagramas - en la Fig. 1, b.
La base de un transistor uniunión es un cristal semiconductor (por ejemplo, con conductividad de tipo n), llamado base. En los extremos del cristal hay contactos óhmicos B1 y BZ, entre los cuales hay una región que tiene un contacto rectificador con un semiconductor tipo p que actúa como emisor. Es conveniente considerar el principio de funcionamiento de un transistor de un solo paso utilizando el circuito equivalente más simple (Fig. 1, c), donde RB1 y RB2 - resistencia entre los terminales correspondientes de la base y el emisor, y D1 es la unión p-p del emisor. La corriente que circula por las resistencias RB1 y RB2, crea una caída de voltaje en el primero de ellos, polarizando el diodo D1 en la dirección opuesta. Si el voltaje en el emisor Ue es menor que la caída de voltaje a través de la resistencia RB1, el diodo D1 está cerrado y solo fluye corriente de fuga a través de él. ¿Cuándo es el voltaje U?Э se vuelve más alto que el voltaje a través de la resistencia RB1, el diodo comienza a pasar corriente en la dirección directa. En este caso, la resistencia RB1 disminuye, lo que conduce a un aumento de la corriente en el circuito D1 RB1, y esto, a su vez, provoca una mayor disminución de la resistencia RB1. Este proceso procede como una avalancha. resistencia RB1 disminuye más rápido de lo que aumenta la corriente a través de la unión pn, como resultado, aparece una región de resistencia negativa en la característica de corriente-voltaje del transistor de unión única (Fig. 2) (curva 1). Con un aumento adicional en la corriente, la dependencia de la resistencia RB1 decrece a partir de la corriente a través de la unión pn, y para valores superiores a cierto valor (Ioff), no depende de la corriente (región de saturación).
A medida que disminuye la tensión de polarización Ucm, la característica corriente-tensión se desplaza hacia la izquierda (curva 2) y, en su ausencia, se convierte en la característica de una unión pn abierta (curva 3).
Los principales parámetros de los transistores uniunión que los caracterizan como elementos de circuito son:
El equivalente de un transistor de uniunión se puede construir a partir de dos transistores ordinarios con diferentes tipos de conducción, como se muestra en la Fig. 3.
Aquí, la corriente que fluye a través del divisor, que consta de las resistencias R1 y R2, crea una caída de voltaje en la segunda de ellas, cerrando la unión del emisor del transistor T1. A medida que aumenta el voltaje en el emisor, el transistor T1 comienza a pasar corriente a la base del transistor T2, por lo que también se abre. Esto conduce a una disminución en el voltaje en la base del transistor T1, lo que, a su vez, hace que se abra aún más, etc. En otras palabras, el proceso de apertura de transistores en dicho dispositivo también avanza como una avalancha y la corriente -La característica de voltaje del dispositivo tiene una forma similar a la de un transistor unijunción. Dispositivos en transistores uniunión Los transistores unijunción (diodos de base doble) se utilizan ampliamente en diversos dispositivos de automatización, equipos de medición y pulsos: generadores, dispositivos de umbral, divisores de frecuencia, relés de tiempo, etc. Uno de los principales tipos de dispositivos basados en transistores de uniunión es un oscilador de relajación, cuyo circuito se muestra en la fig. una.
Cuando se enciende la alimentación, el condensador C1 se carga a través de la resistencia R1. Tan pronto como el voltaje a través del capacitor se vuelve igual al voltaje de encendido del transistor de uniunión T1, su unión de emisor se abre y el capacitor se descarga rápidamente. A medida que el capacitor se descarga, la corriente del emisor disminuye y cuando alcanza un valor igual a la corriente de apagado, el transistor se cierra, luego de lo cual el proceso se repite nuevamente. Como resultado, aparecen pulsos bipolares cortos en las bases B1 y B2, que son las señales de salida del generador. La frecuencia de oscilación f del generador se puede calcular utilizando la fórmula aproximada:
donde R es la resistencia de la resistencia R1, Ohm; C-capacitancia del condensador C1, F; η es el coeficiente de transferencia de un transistor uniunión. Para una frecuencia de oscilación dada, la capacitancia del capacitor debe elegirse lo más grande posible para obtener una señal con la amplitud deseada en la carga (R2 o R3). Una ventaja importante de un generador de transistores de uniunión es que su frecuencia de oscilación depende ligeramente de la magnitud de la tensión de alimentación. En la práctica, un cambio en el voltaje de 10 a 20 V conduce a un cambio en la frecuencia de solo 0,5%. Si, en lugar de la resistencia R1, se incluye un fotodiodo, fotorresistencia, termistor u otro elemento en el circuito de carga que cambia su resistencia bajo la influencia de factores externos (luz, temperatura, presión, etc.), entonces el generador se convierte en un convertidor analógico del parámetro físico correspondiente en una tasa de repetición de pulso. Habiendo cambiado ligeramente el diagrama, como se muestra en la Fig. 2, el mismo generador se puede convertir en un dispositivo de comparación de voltaje. En este caso, los circuitos base del transistor están conectados a una fuente de voltaje de referencia y el circuito de carga está conectado a la fuente en estudio. Cuando el voltaje de este último exceda el voltaje de encendido, el dispositivo comenzará a generar pulsos de polaridad positiva. En el dispositivo, cuyo diagrama se muestra en la Fig. 3, el condensador se carga a través de la resistencia R4 y la resistencia de la sección emisor-colector del transistor bipolar T1. De lo contrario, el funcionamiento de este generador no difiere del descrito anteriormente. La corriente de carga y, en consecuencia, la frecuencia del voltaje en diente de sierra, que en este caso se elimina del emisor del transistor unijuntura T2, se regula cambiando el voltaje de polarización en la base del transistor T1 usando la resistencia de ajuste R2. La desviación de linealidad de la forma de vibración generada por dicho dispositivo no supera el 1%.
El momento de encendido del transistor uniunión se puede controlar aplicando un pulso de polaridad positiva al circuito emisor o de polaridad negativa al circuito base B2. El funcionamiento del multivibrador en espera se basa en este principio, cuyo circuito se muestra en la Fig. 4. Para obtener el modo de operación deseado, el voltaje máximo a través del capacitor C1, que depende de la relación de las resistencias del divisor R1R2, se establece por debajo del voltaje de encendido del transistor. La diferencia entre estos voltajes se elige teniendo en cuenta posibles interferencias en el circuito de disparo, lo que puede provocar falsas alarmas del dispositivo. Cuando se aplica un pulso de polaridad negativa al circuito base B2, el voltaje entre bases UB1B2 disminuye (modula), como resultado, el transistor T1 se abre y aparece un pulso de polaridad positiva en la base de B1.
Los transistores Unijunction también se utilizan en generadores de tensión escalonados. Una señal simétrica (sinusoidal, rectangular, etc.) se alimenta a la entrada de dicho dispositivo (ver Fig. 5). Con una media onda positiva de la señal, el capacitor C1 se carga a través de la resistencia R2 y la resistencia de la sección de emisor-colector del transistor T1 a un cierto voltaje, mucho más bajo que el voltaje de encendido del transistor unijunction T2 . Durante la acción de la siguiente media onda positiva, el voltaje a través del capacitor aumenta en pasos en la misma cantidad y así sucesivamente hasta que se vuelve igual al voltaje de encendido del transistor T2. Se elimina un voltaje escalonado de su emisor. El funcionamiento de los divisores de frecuencia se basa en el uso de este principio. Una etapa en un transistor uniunión es capaz de proporcionar un factor de división de hasta 5. Al combinar varios de estos dispositivos en un solo conjunto, puede obtener un divisor con un factor de división mucho mayor. Para un ejemplo en la fig. La figura 6 muestra un diagrama de un divisor de frecuencia por 100. La primera etapa del dispositivo divide la frecuencia de los pulsos de polaridad positiva que llegan a su entrada por 4, las otras dos por 5.
Como puede verse en el diagrama, las etapas del divisor de frecuencia se diferencian entre sí solo en la resistencia de las resistencias en los circuitos de carga de los condensadores C1-C3. La constante de tiempo de carga del condensador C1 está determinada por las resistencias R2, R4. R6 y R2; C3 - resistencias R4. R6 y R3; C5-R6 y R1. Cuando se enciende la alimentación, los condensadores C3-C1 comienzan a cargarse. Los pulsos de voltaje de polaridad positiva que llegan a la entrada del dispositivo se suman al voltaje en el capacitor C4 y tan pronto como su suma alcanza un valor igual al voltaje de encendido, el transistor unijuntura se abre y el capacitor se descarga a través de su unión emisora. . Como resultado, la caída de voltaje a través de las resistencias R6 y R2 aumenta abruptamente y esto conduce a una disminución en los voltajes entre bases de los transistores T2 y T2. Sin embargo, el transistor TXNUMX se abrirá sólo cuando el voltaje en el condensador CXNUMX sea suficiente para encenderlo con un voltaje reducido de base a base. La tercera etapa del divisor funciona de manera similar.
El esquema del relé de tiempo, que se caracteriza por una eficiencia muy alta, se muestra en la fig. 7. En el estado inicial, el tiristor DZ está cerrado, por lo que el dispositivo prácticamente no consume energía (las corrientes de fuga son pequeñas y pueden despreciarse). Cuando se aplica un pulso de disparo de polaridad positiva al electrodo de control, el tiristor se abre. Como resultado, el relé P1 se activa y con sus contactos (condicionalmente no se muestra en el diagrama) enciende el actuador. Al mismo tiempo, los capacitores C1 y C2 comienzan a cargarse a través de las resistencias R1 y R2. Dado que la resistencia de la primera de estas resistencias es muchas veces mayor que la segunda, el capacitor C2 se cargará primero, y cuando el voltaje a través del capacitor C1 alcance el voltaje de encendido, el transistor de uniunión se abrirá y el capacitor C1 se descargará a través de su unión del emisor. El pulso de polaridad positiva que surgió al mismo tiempo en la resistencia R2 se sumará al voltaje en el capacitor C2, como resultado, el tiristor DZ se cerrará y desactivará el relé R1 hasta que llegue el siguiente pulso de disparo. .
El dispositivo, cuyo circuito se muestra en la Fig. 8, está diseñado para la conversión analógica de voltaje en frecuencia. Aquí, el transistor T2 se usa en un oscilador de relajación, T1, junto con las resistencias R1 y R2, se incluye en el circuito de carga del capacitor C1. Cuando cambia el voltaje en la base del transistor T1, cambia la resistencia de su sección emisor-colector, y por lo tanto, dependiendo del voltaje de entrada, el transistor uniunión T2 se abre con mayor o menor frecuencia. Por la frecuencia de los pulsos tomados de la resistencia de carga R3 en el circuito base B1, uno puede juzgar el voltaje en la entrada del dispositivo. Publicación: cxem.net
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