Однопереходный транзистор - Википедия - Unijunction transistor

Транзистор UJT
Однопереходные транзисторы.jpg
Однопереходные транзисторы
Типактивный
ИзобрелGeneral Electric (1953)
Конфигурация контактовB2, B1, эмиттер
Электронный символ
UJT символ N (регистр) .svg Символ UJT P (регистр) .svg
Тип P (символ справа) перевернут (B2 должен быть рядом с E)[1]

А однопереходный транзистор (UJT) является трехпозиционным электронный полупроводник устройство только с одним соединение который действует исключительно как переключатель с электрическим управлением.

UJT не используется в качестве линейного усилителя. Он используется в автономных генераторах, синхронизированных или запускаемых генераторах, а также в схемах генерации импульсов на низких и средних частотах (сотни килогерц). Он широко используется в цепях запуска для выпрямители с кремниевым управлением. Низкая стоимость единицы в сочетании с уникальными характеристиками гарантирует его использование в самых разных приложениях, таких как генераторы, генераторы импульсов, пилообразные генераторы, схемы запуска, фазовый контроль, схемы синхронизации и источники питания с регулируемым напряжением или током. .[2] Первоначальные типы однопереходных транзисторов теперь считаются устаревшими, но более поздние многослойные устройства программируемый однопереходный транзистор, по-прежнему широко доступен.

Типы

График характеристической кривой UJT, напряжение эмиттер-база1 как функция тока эмиттера, показывающий контролируемое током отрицательное сопротивление (область с понижением наклона)

Есть три типа однопереходных транзисторов:

  1. Первоначальный однопереходный транзистор, или UJT, представляет собой простое устройство, которое, по сути, представляет собой полосу полупроводник n-типа материал, в который материал p-типа был растворен где-то по его длине, фиксируя параметр устройства («внутреннее противостояние»). Модель 2N2646 - наиболее часто используемая версия UJT.
  2. Дополнительный однопереходный транзистор, или CUJT, представляет собой полосу полупроводник p-типа материал, в который материал n-типа был растворен где-то по его длине, определяя параметр устройства . Модель 2N6114 является одной из версий CUJT.
  3. Программируемый однопереходный транзистор, или PUT, представляет собой многопереходное устройство, которое с двумя внешними резисторами имеет характеристики, аналогичные UJT. Это близкий родственник тиристор и, как и тиристор, состоит из четырех p-n слоев. Имеет анод и катод подключен к первому и последнему слою, а ворота связаны с одним из внутренних слоев. PUT не взаимозаменяемы напрямую с обычными UJT, но выполняют аналогичную функцию. При правильной конфигурации схемы с двумя «программирующими» резисторами для установки параметра , они ведут себя как обычный UJT. 2N6027, 2N6028[3] и модели BRY39 являются примерами таких устройств.

Приложения

Однопереходные транзисторные схемы были популярны в схемах электроники для любителей в 1960-х и 1970-х годах, потому что они позволяли генераторы быть построенным с использованием всего одного активного устройства. Например, они использовались для релаксационные осцилляторы в стробоскопах с регулируемой скоростью.[4]Позже, как интегральные схемы стали более популярными, осцилляторы, такие как 555 таймер IC стали более широко использоваться.

Помимо использования в качестве активного устройства в генераторах релаксации, одним из наиболее важных приложений UJT или PUT является запуск тиристоры (выпрямители с кремниевым управлением (SCR), ТРИАК, так далее.). Напряжение постоянного тока может использоваться для управления схемой UJT или PUT, так что «период включения» увеличивается с увеличением управляющего напряжения постоянного тока. Это приложение важно для управления большим переменным током.

UJT также можно использовать для измерения магнитного потока. В эффект Холла модулирует напряжение на PN переходе. Это влияет на частоту релаксационных генераторов UJT.[5] Это работает только с UJT. PUT не проявляют этого явления.

Строительство

Структура UJT p-типа
Матрица UJT: больший контакт в центре кристалла - эмиттер, меньший - B1; B2 находится внизу кристалла

UJT имеет три вывода: эмиттер (E) и две базы (B1 и B2) и поэтому иногда называют «диодом с двумя базами». Основа образована слегка допированный n-тип брусок кремния. Два омических контакта B1 и B2 прикреплены на ее концах. Излучатель р-тип сильно легирован; это единственное соединение PN дает устройству его имя. Сопротивление между B1 и B2, когда эмиттер разомкнут, называется межбазовое сопротивление. Эмиттерный переход обычно расположен ближе к базе-2 (B2), чем к базе-1 (B1), так что устройство не является симметричным, поскольку симметричный блок не обеспечивает оптимальных электрических характеристик для большинства приложений.

Если между его эмиттером и любым из его базовых выводов нет разницы потенциалов, существует чрезвычайно малая Текущий из B1 в B2. С другой стороны, если достаточно большое напряжение относительно его базовых выводов, известное как триггерное напряжение, подается на его эмиттер, затем очень большой ток от его эмиттера присоединяется к току от B1 в B2, что создает больший B2 выходной ток.

В принципиальная схема символ однопереходного транзистора представляет вывод эмиттера со стрелкой, показывающей направление обычный ток когда переход эмиттер-база проводит ток. Дополнительный UJT использует базу p-типа и эмиттер n-типа и работает так же, как базовое устройство n-типа, но с обратной полярностью напряжения.

Структура UJT аналогична структуре N-канала. JFET, но материал p-типа (затвор) окружает материал N-типа (канал) в полевом транзисторе JFET, а поверхность затвора больше, чем эмиттерный переход UJT. UJT работает с прямым смещением эмиттерного перехода, тогда как JFET обычно работает с обратным смещением затворного перехода. Это управляемый током отрицательное сопротивление устройство.

Работа устройства

Устройство имеет уникальную характеристику, заключающуюся в том, что при срабатывании его эмиттерный ток регенеративно увеличивается до тех пор, пока он не будет ограничен источником питания эмиттера. Он имеет отрицательную характеристику сопротивления, поэтому его можно использовать в качестве генератора.

UJT смещен положительным напряжением между двумя базами. Это вызывает падение потенциала по длине устройства. Когда напряжение эмиттера управляется приблизительно на одно напряжение диода выше напряжения в точке, где находится диффузия P (эмиттер), ток начнет течь от эмиттера в базовую область. Поскольку базовая область очень слабо легирована, дополнительный ток (фактически заряды в базовой области) вызывает модуляция проводимости что снижает сопротивление части базы между эмиттерным переходом и выводом B2. Это уменьшение сопротивления означает, что эмиттерный переход более смещен в прямом направлении, и поэтому вводится еще больший ток. В целом эффект - отрицательное сопротивление на выводе эмиттера. Это то, что делает UJT полезным, особенно в простых схемах генератора.

Изобретение

Однопереходный транзистор был изобретен как побочный продукт исследований германий тетродные транзисторы на General Electric.[6] Он был запатентован в 1953 году. В промышленных масштабах производились кремниевые устройства.[7] Общий номер детали - 2N2646.

Рекомендации

  1. ^ https://saliterman.umn.edu/sites/saliterman.dl.umn.edu/files/general/solid_state_power_switching.pdf Стр.12
  2. ^ Дж. Ф. Клири (ред.), Руководство General Electric Transistor, General Electric, 1964 Глава 13 «Цепи однопереходных транзисторов»
  3. ^ 2N6027, техническое описание 2N6028 от ON Semiconductor, на farnell.com
  4. ^ Рональд М. Бенри (октябрь 1964 г.). «Повторяющаяся вспышка, которую можно построить». Популярная наука. 185 (4): 132–136.
  5. ^ Agrawal, S.L .; Saha, D. P .; Свами, Р .; Сингх Р. П. (23 апреля 1987 г.). «Цифровой магнитный датчик потока на однопереходном транзисторе». Международный журнал электроники. 63 (6): 905–910. Дои:10.1080/00207218708939196.
  6. ^ Джек Уорд (2005). "Музей истории транзисторов Однопереходные транзисторы Suran Index GE". SemiconductorMuseum.com. Получено 10 апреля, 2017.
  7. ^ «История компании General Electric - История транзисторов». Google.com. Получено 10 апреля, 2017.