ELECTRÓNICA INDUSTRIAL. Transistor Unijuntura (UJT) Transistor Unijuntura Programable (PUT)

Transcripción

1 ransistor Unijuntura (UJ) ransistor Unijuntura rogramable (U) 6 B LCRÓNICA 0

2 . RANSISOR UNIJUURA (UJ) Se trata de un dispositivo semiconductor compuesto por tres terminales; en dos terminales, denominados base (B) y base (B), se sitúa una resistencia semiconductora (tipo n) denominada resistencia interbase R BB, cuyo valor varia desde 4,7 a 0 KΩ. n un punto determinado de esta resistencia, se difunde una zona p que forma una juntura p-n (diodo) que se conecta al tercer terminal, denominado emisor (). n la figura. siguiente grafico se observa la característica tensión-corriente del emisor respecto a la base (B) y también su símbolo. Figura..- (a) Característica tensión-corriente del terminal misor-base. (b) Símbolo. La polarización se realiza aplicando una tensión positiva a la base B ( BB 5 a 30 olt). La máxima tensión aplicada, esta limitada por la disipación del UJ. l UJ se dispara cuando la juntura p-n se polariza directamente. Si la tensión del emisor ( ) es menor a C, circula por la juntura una corriente inversa denominada I BO. Cuando la tensión del emisor supera a la tensión C, la juntura se polariza directamente y la corriente del emisor se hace positiva, inyectando portadores minoritarios en la porción de la resistencia R BB, comprendida entre el diodo y la Base- (B), haciendo que este tramo aumente drásticamente su conductividad y disminuya su resistencia eléctrica. n esta situación, la tensión del emisor disminuye cuando la corriente del emisor aumenta (zona de resistencia negativa), dado que la tensión C disminuye al disminuir R. l la grafica -I este fenómeno comienza en el punto -I.. La corriente queda limitada solamente por la resistencia R y por la de la fuente de tensión que polariza al emisor (se produce un pulso de corriente). n la figura. se observa el circuito eléctrico equivalente. 0 6º B lectrónica

3 Figura.- Circuito eléctrico equivalente La tensión, para producir el disparo o sea, vale: R R + R R BB + D BB + R R η + η se denomina relación intrínseca y tiene un valor en particular para cada UJ. La relación intrínseca toma valores típicos que van de 0,45 a 0,8. La BB, se denomina tensión ínter básica y es la tensión que se aplica entre las bases B y B. La D es la tensión umbral de polarización directa de la juntura p-n, cuyo valor es aproximadamente de 0,56 olt a 5º C y disminuye en aprox. m/ºc. Cuando I aumenta, disminuye (zona de característica negativa) hasta un valor dado por I -, donde nuevamente comienza aumentar. Si al dispositivo lo hacemos trabajar por debajo de los valores de I y, el valor de R retoma su valor original. Si la tensión de emisor se mantiene constante y mayor que, R se mantiene en su valor bajo y no se reestablece. n la aplicación, la tensión de disparo, se debe mantener constante, pero como varia con la temperatura, debido al valor de D, resulta entonces necesario compensar esta variación. l procedimiento es colocar una resistencia de carbón en la base B que tiene un coeficiente de variación positivo, para contrarrestar el coeficiente negativo de la juntura p-n. La figura.3 muestra el circuito: D 0 6º B lectrónica 3

4 Figura.3.- Circuito que contrarresta el coeficiente negativo de la juntura p-n.. OSCILADOR D RLAJACIÓN CON UJ 0 6º B lectrónica 4

5 l transistor unijuntura se lo utiliza como oscilador de relajación, para generar pulsos de disparo. l circuito trabaja de la siguiente forma. l capacitor, conectado entre el emisor y la base B se carga exponencialmente con una constante de carga (base de tiempo) dada por el producto de C R. Cuando se llega al valor de la tensión de disparo " " el capacitor se descarga a través del emisor, rápidamente, dado por la constante de descarga de C ( R + RB ). Cuando se llega al valor, el emisor se bloquea, parando la descarga del capacitor y nuevamente comenzando el ciclo de carga. ara calcular el período de los pulsos, partimos de la tensión de carga del condensador: t R C C e ara nuestro caso el tiempo lo calculamos para ' y C. C ( ) R C e Despejando el tiempo obtenemos: R C ln l tiempo de descarga es difícil de calcular por la variación que sufre la resistencia de descarga a través de R y R B. ara el caso de R B 0 el valor de empíricamente es: Donde sat ( + C) sat 5 es el valor dado en las características del UJ para I 50mA en las aplicaciones para disparo de tiristores, resulta calculamos como: + La expresión para el período se puede simplificar si hacemos 0. No obstante >> por lo cual el período lo or otra parte como R C ln η reemplazando: R C ln R C ln η η ara un transistor unijuntura para disparo de tiristores como el N646, el valor de la relación intrínseca es 0, 63, entonces reemplazando tenemos: η R C 0 6º B lectrónica 5

6 Las condiciones de diseño para un circuito de disparo de tiristores con UJ, no son muy rigurosas. La resistencia R B se limita a un valor inferior a 00 Ω. n algunas aplicaciones su valor podrá estar entre 000 y 3000 Ω. Si el pulso de disparo se toma de los extremos de R B, 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 R debe ser de un valor comprendido entre 3KΩ y 3MΩ, para permitir que el circuito oscile. Si es muy grande, es posible que no llegue a la tensión de disparo. Si es muy chica, el UJ se dispara pero luego entra en la zona de resistencia positiva (saturación) y no vuelve a bloquearse.. RANSISOR UNIJUURA ROGRAMABL (U) ste dispositivo, tiene un comportamiento similar al UJ, con la diferencia que la relación intrínseca η se puede programar, mediante un divisor resistivo. A pesar de llamarse transistor, su estructura es la de un tiristor en el que el terminal de puerta (G) se toma del lado del ánodo en lugar del de cátodo (base del transistor N). n la figura. se observa su estructura interna y su símbolo: Figura..- (a) structura interna de un transistor U. (b) Símbolo La próxima figura (.) muestra la característica tensión-corriente de los terminales ánodocátodo para un determinado valor de R y. 0 6º B lectrónica 6

7 Figura..- Característica ensión-corriente de un U La forma típica de polarizar al U, es la que se muestra en el circuito (a) de la figura.3. l circuito (b) se obtiene aplicando hevenin en el terminal de compuerta. Figura.3.- (a) Circuito típico de polarización. (b) Circuito equivalente aplicando hevenin en el terminal de compuerta n el circuito de la figura.3 (b) tenemos que: R R R R + R y GG R R + R ara una determinada y mientras AA <, la corriente de ánodo I A es prácticamente despreciable, estando el U en estado de bloqueo. Si AA > en una cantidad "p", se produce una inyección de portadores de carga por el diodo formado por el terminal del ánodo y compuerta, dando comienzo a la realimentación interna que provoca el estado de conducción del U entre el ánodo y el cátodo. Una vez activado el U si disminuimos la tensión AA de 0 6º B lectrónica 7

8 manera que la corriente pase por debajo de un valor llamado de valle I (mínima de mantenimiento), el U nuevamente pasa al estado de bloqueo, de manera similar al UJ. n forma similar al UJ, el U se utiliza para disparar tiristores en un circuito de relajación, sincronizado con la frecuencia de red. Sintetizando, el U puede reemplazar al UJ en los circuitos de disparo que hemos analizado, conectando el terminal de ánodo del U con el terminal que corresponde al emisor del UJ y el cátodo del U, con el terminal base del UJ. Se deberá agregar un divisor resistivo, para programar la relación intrínseca η. 0 6º B lectrónica 8