Transistor unijunction adalah perangkat semikonduktor 3 terminal yang tidak seperti BJT yang hanya memiliki satu sambungan pn. Ini pada dasarnya dirancang untuk digunakan sebagai rangkaian osilator satu tahap untuk menghasilkan sinyal berdenyut yang sesuai untuk aplikasi rangkaian digital.
Rangkaian Osilator Relaksasi UJT
Transistor unijunction biasanya dapat dihubungkan dalam bentuk osilator relaksasi seperti yang ditunjukkan pada rangkaian dasar berikut.
Di sini komponen RT dan CT bekerja seperti elemen timing dan menentukan frekuensi atau laju osilasi rangkaian UJT.
Untuk menghitung frekuensi osilasi kita dapat menggunakan rumus berikut, yang menggabungkan rasio stand-off intrinsik transistor unijunction itu sebagai salah satu parameter bersama dengan RT dan CT untuk menentukan pulsa berosilasi.
Nilai standar rasio stand-off untuk perangkat UJT tipikal adalah antara 0,4 dan 0,6 . Dengan demikian mempertimbangkan nilai itu = 0,5, dan menggantinya dengan persamaan di atas kita mendapatkan:
Ketika suplai dinyalakan, tegangan melalui resistor RT mengisi kapasitor CT menuju level suplai VBB. Sekarang, tegangan stand-off Vp ditentukan oleh Vp di B1 - B2, dalam hubungannya dengan rasio stand-off UJT itu sebagai: Vp = itu VB1VB2 - VD.
Selama tegangan VE melintasi kapasitor tetap lebih rendah dari Vp, terminal UJT di B1, B2 menunjukkan sirkuit terbuka.
Tetapi saat tegangan di CT melampaui Vp, transistor unijunction menyala, dengan cepat melepaskan kapasitor, dan memulai siklus baru.
Selama contoh penembakan UJT, menghasilkan potensi di R1 untuk naik, dan potensi di R2 untuk turun.
Bentuk gelombang yang dihasilkan melintasi emitor UJT menghasilkan sinyal gigi gergaji, yang menunjukkan potensi positif di B2, dan potensial negatif di kabel B1 dari UJT
Area Aplikasi Transistor Unijunction
Berikut ini adalah area aplikasi utama di mana transistor unijunction banyak digunakan.
- Sirkuit Pemicu
- Sirkuit Osilator
- Tegangan / Arus yang Diatur.
- Sirkuit berbasis Timer,
- Generator Gigi Gergaji,
- Sirkuit Kontrol Fase
- Jaringan Bistable
Fitur utama
Mudah Diakses dan Murah : Harga yang murah dan ketersediaan UJT yang mudah serta beberapa fitur yang luar biasa telah mendorong penerapan perangkat ini secara luas di banyak aplikasi elektronik.
Konsumsi Daya Rendah : Karena fitur konsumsi daya yang rendah dalam kondisi kerja normal, perangkat ini dianggap sebagai terobosan luar biasa dalam upaya terus-menerus untuk mengembangkan perangkat yang cukup efisien.
Operasi Yang Sangat Stabil dan Andal : Saat digunakan sebagai osilator atau dalam rangkaian pemicu penundaan, UJT bekerja dengan keandalan yang ekstrem dan dengan respons keluaran yang sangat akurat.
Konstruksi Dasar Transistor Unijunction
Gambar 1
UJT adalah perangkat semikonduktor tiga terminal yang menggabungkan konstruksi sederhana seperti yang digambarkan pada gambar di atas.
Dalam konstruksi ini, satu blok bahan silikon tipe-n yang diolah secara halus (memiliki karakteristik resistansi yang meningkat) menyediakan sepasang kontak dasar yang dihubungkan ke dua ujung satu permukaan, dan sebuah batang aluminium yang dipadukan pada permukaan belakang yang berlawanan.
Sambungan p-n perangkat dibuat di perbatasan batang aluminium dan blok silikon tipe-n.
Persimpangan p-n tunggal yang terbentuk ini adalah alasan untuk nama perangkat 'unijunction' . Perangkat itu awalnya dikenal sebagai duo (double) base diode karena terjadinya sepasang kontak basa.
Perhatikan bahwa pada gambar di atas bahwa batang aluminium dilebur / digabungkan pada blok silikon pada posisi yang lebih dekat dengan kontak alas 2 daripada kontak alas 1, dan juga terminal alas 2 menjadi positif sehubungan dengan terminal alas 1 dengan VBB volt. Bagaimana aspek-aspek ini mempengaruhi kerja UJT akan terlihat di bagian berikut
Representasi Simbolik
Representasi simbolik dari transistor unijunction dapat dilihat pada gambar di bawah ini.
Gambar 2
Perhatikan bahwa terminal emitor ditunjukkan dengan sudut ke garis lurus yang menggambarkan blok material tipe-n. Kepala panah dapat dilihat mengarahkan ke arah aliran arus (lubang) tipikal sementara perangkat unijunction berada dalam kondisi bias maju, terpicu, atau konduksi.
Rangkaian Setara Transistor Unijunction
Gambar # 3
Rangkaian UJT ekuivalen dapat disaksikan pada gambar yang ditunjukkan di atas. Kita dapat menemukan betapa relatif sederhananya rangkaian ekuivalen ini, yang mencakup beberapa resistor (satu tetap, satu dapat disesuaikan) dan dioda soliter.
Resistansi RB1 ditampilkan sebagai resistor yang dapat disesuaikan mengingat nilainya akan berubah saat IE saat ini berubah. Sebenarnya, dalam transistor apa pun yang mewakili unijunction, RB1 dapat berfluktuasi dari 5 kΩ turun menjadi 50 Ω untuk setiap perubahan setara IE dari 0 menjadi 50 = μA. RBB resistansi antarbasa mewakili resistansi perangkat antara terminal B1 dan B2 saat IE = 0. Rumusnya adalah,
RBB = (RB1 + RB2) | YAITU = 0
Kisaran RBB biasanya dalam 4 dan 10 k. Penempatan batang aluminium seperti yang ditunjukkan pada gambar pertama memberikan besaran relatif RB1, RB2 saat IE = 0. Kita dapat memperkirakan nilai VRB1 (saat IE = 0) menggunakan hukum pembagi tegangan, seperti yang diberikan di bawah ini:
VRB1 = (RB1 x VBB) / (RB1 + RB2) = ηVBB (dengan IE = 0)
Huruf Yunani itu (eta) dikenal sebagai rasio stand-off intrinsik dari perangkat transistor unijunction dan ditentukan oleh:
η = RB1 / (RB1 + RB2) (dengan IE = 0) = RB1 / RBB
Untuk tegangan emitor yang ditunjukkan (VE) lebih tinggi dari VRB1 (= ηVBB) dengan penurunan tegangan maju dioda VD (0,35 → 0,70 V), dioda akan dipicu ON. Idealnya kita dapat mengasumsikan kondisi korsleting, sehingga IE akan mulai berjalan melalui RB1. Melalui persamaan, level tegangan pemicu emitor dapat dinyatakan sebagai:
VP = ηVBB + VD
Karakteristik Utama dan Pekerjaan
Karakteristik transistor unijunction representatif untuk VBB = 10 V ditunjukkan pada gambar di bawah.
Gambar # 4
Kita dapat melihat bahwa, untuk potensi emitor yang ditunjukkan di sisi kiri titik puncak, nilai IE tidak pernah melebihi IEO (yang ada di mikroampere). Arus IEO kurang lebih mengikuti ICO arus bocor terbalik dari transistor bipolar konvensional.
Wilayah ini, disebut sebagai wilayah cutoff, seperti juga ditunjukkan pada gambar.
Segera setelah konduksi dicapai pada VE = VP, potensi emitor VE berkurang dengan meningkatnya potensi IE, yang persis sesuai dengan penurunan resistansi RB1 untuk meningkatkan IE saat ini, seperti yang dijelaskan sebelumnya.
Karakteristik di atas menyediakan transistor unijunction dengan daerah resistansi negatif yang sangat stabil, yang memungkinkan perangkat untuk bekerja dan diterapkan dengan keandalan yang ekstrim.
Selama proses di atas, titik lembah dapat diharapkan akhirnya tercapai, dan setiap peningkatan IE di luar kisaran ini menyebabkan perangkat memasuki wilayah saturasi.
Gambar # 3 menunjukkan rangkaian ekivalen dioda di wilayah yang sama dengan pendekatan karakteristik yang serupa.
Penurunan nilai resistansi perangkat di wilayah aktif disebabkan karena lubang yang diinjeksikan ke dalam blok tipe-n oleh batang aluminium tipe-p segera setelah penembakan perangkat terjadi. Hal ini menyebabkan peningkatan jumlah lubang pada bagian tipe-n meningkatkan jumlah elektron bebas, menyebabkan peningkatan konduktivitas (G) di seluruh perangkat dengan penurunan yang setara pada resistansinya (R ↓ = 1 / G ↑)
Parameter Penting
Anda akan menemukan tiga parameter penting tambahan yang terkait dengan transistor unijunction yaitu IP, VV, dan IV. Semua ini ditunjukkan pada gambar # 4.
Ini sebenarnya cukup mudah dipahami. Karakteristik emitor yang biasanya ada dapat dipelajari dari gambar # 5 di bawah ini.
Gambar # 5
Di sini kita dapat mengamati bahwa IEO (μA) tidak terlalu mencolok karena skala horizontal dikalibrasi dalam miliampere. Setiap kurva yang memotong sumbu vertikal adalah hasil VP yang sesuai. Untuk nilai konstan η dan VD, nilai VP berubah sesuai dengan VBB, seperti dirumuskan di bawah ini:
Lembar Data Transistor Tidak Berfungsi
Rentang standar spesifikasi teknis untuk UJT dapat dipelajari dari Gambar # 5 di bawah.
Detail Pinout UJT
Detail pinout juga termasuk dalam lembar data di atas. Perhatikan bahwa terminal dasarnya B1 dan B2 terletak berlawanan satu sama lain sementara pin emitor AKU S diposisikan di tengah, di antara keduanya.
Selain itu, pin dasar yang seharusnya dihubungkan dengan level suplai yang lebih tinggi terletak di dekat off shoot di kerah paket.
Cara menggunakan UJT untuk Memicu SCR
Salah satu aplikasi UJT yang relatif populer adalah untuk memicu perangkat daya seperti SCR. Komponen fundamental dari jenis rangkaian pemicu ini digambarkan dalam diagram yang ditunjukkan di bawah ini # 6.
Gambar # 6: Memicu SCR menggunakan UJT
Gambar # 7: Garis beban UJT untuk pemicu perangkat eksternal seperti SCR
Komponen timing utama dibentuk oleh R1 dan C, sedangkan R2 bekerja seperti resistor pull down untuk tegangan pemicu keluaran.
Bagaimana Menghitung R1
Resistor R1 harus dihitung untuk menjamin bahwa garis beban seperti yang didefinisikan oleh R1 bergerak melalui karakteristik perangkat dalam wilayah resistansi negatif, yang berarti, menuju sisi kanan titik puncak tetapi ke sisi kiri titik lembah seperti yang ditunjukkan pada Gambar # 7.
Jika garis beban tidak dapat melewati sisi kanan titik puncak, perangkat unijunction tidak dapat memulai.
Rumus R1 yang menjamin kondisi sakelar ON dapat ditentukan setelah kita memperhitungkan titik puncak di mana IR1 = IP dan VE = VP. Persamaan IR1 = IP terlihat logis karena arus pengisian kapasitor, pada titik ini, adalah nol. Artinya, kapasitor pada titik khusus ini sedang transit melalui pengisian ke kondisi pemakaian.
Untuk kondisi di atas maka kita dapat menulis:
Sebagai alternatif, untuk menjamin mematikan SCR lengkap:
R1> (V - Vv) / Iv
Ini menyiratkan bahwa rentang pemilihan resistor R1 harus dinyatakan seperti yang diberikan di bawah ini:
(V - Vv) / Iv
Bagaimana Menghitung R2
Resistor R2 harus cukup kecil untuk memastikan bahwa SCR tidak salah dipicu oleh tegangan VR2 di R2 saat IE ≅ 0 Amp. Untuk ini, VR2 harus dihitung sesuai rumus berikut:
VR2 ≅ R2V / (R2 + RBB) (saat IE ≅ 0)
Kapasitor menyediakan waktu tunda antara pulsa pemicu, dan juga menentukan panjang setiap pulsa.
Bagaimana Menghitung C
Mengacu pada gambar di bawah ini, segera setelah rangkaian dinyalakan, tegangan VE yang sama dengan VC akan mulai mengisi kapasitor menuju tegangan VV, melalui konstanta waktu τ = R1C.
Angka 8
Persamaan umum yang menentukan periode pengisian C dalam jaringan UJT adalah:
vc = Vv + (V - Vv) (1 - aku s-t / R1C)
Melalui perhitungan kami sebelumnya, kami sudah mengetahui volatge di R2 selama periode pengisian kapasitor di atas. Sekarang, ketika vc = vE = Vp, perangkat UJT akan beralih ke status ON, menyebabkan kapasitor melepaskan melalui RB1 dan R2, dengan laju tergantung pada konstanta waktu:
τ = (RB1 + R2) C
Persamaan berikut dapat digunakan untuk menghitung waktu pelepasan kapan
vc = vE
kamu ≅ Vpe -t / (RB1 + R2) C
Persamaan ini menjadi agak rumit karena RB1, yang mengalami penurunan nilai seiring dengan peningkatan arus emitor, bersama dengan aspek lain dalam rangkaian seperti R1 dan V, yang juga memengaruhi laju pelepasan C secara keseluruhan.
Meskipun demikian, jika kita mengacu pada rangkaian ekivalen seperti yang diberikan di atas Gambar # 8 (b), biasanya nilai R1 dan RB2 dapat sedemikian rupa sehingga jaringan Thévenin untuk konfigurasi di sekitar kapasitor C mungkin sedikit terpengaruh oleh R1, Resistor RB2. Meskipun tegangan V tampaknya agak besar, pembagi resistif yang membantu tegangan Thévenin secara umum dapat diabaikan dan dihilangkan, seperti yang ditunjukkan pada diagram ekuivalen yang dikurangi di bawah ini:
Oleh karena itu, versi yang disederhanakan di atas membantu kita mendapatkan persamaan berikut untuk fase pelepasan kapasitor C, saat VR2 berada pada puncaknya.
VR2 ≅ R2 (Vp - 0,7) / R2 + RB1
Untuk lebih banyak rangkaian aplikasi, Anda juga bisa lihat artikel ini
Sepasang: Sirkuit Transceiver Mini Berikutnya: Sirkuit Alarm Pencuri PIR
