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El transistor de unijuntura

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El transistor de Unijuntura (UJT)
Este dispositivo se utiliza, fundamentalmente, como generador de pulsos de
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Si en estas condiciones aplicamos una tensión de alimentación VBB entre
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Mientras la corriente de emisor sea superior a la de mantenimiento (Iv), el
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  1. 1. El transistor de Unijuntura (UJT) Este dispositivo se utiliza, fundamentalmente, como generador de pulsos de disparo para SCR y TRIACs. El UJT es un componente que posee tres terminales: dos bases y un emisor, tal como se muestra en la siguiente figura: En la figura se puede apreciar la constitución de un UJT, que en realidad está compuesto solamente por dos cristales. Al cristal P se le contamina con una gran cantidad de impurezas, presentando en su estructura un número elevado de huecos. Sin embargo, al cristal N se le dopa con muy pocas impurezas, por lo que existen muy pocos electrones libres en su estructura. Esto hace que la resistencia entre las dos bases RBB sea muy alta cuando el diodo del emisor no conduce. Para entender mejor cómo funciona este dispositivo, vamos a valernos del circuito equivalente de la figura siguiente: R1 y R2 equivalen a la resistencia de los tramos de cristal N comprendidos entre los terminales de las bases. El diodo D equivale a la unión formada por los cristales P-N entre el terminal del emisor y el cristal N. Mientras el diodo del emisor no entre en conducción, la resistencia entre bases es igual a:
  2. 2. Si en estas condiciones aplicamos una tensión de alimentación VBB entre las dos bases, la tensión que aparece entre el emisor y la base será la que corresponda en el circuito equivalente a R1; es decir, en el divisor de tensión se cumplirá que: Si llamamos η=R1/RBB, la ecuación queda: V1 = η VBB. El término η representa la relación intrínseca existente entre las tensiones V1 y VBB. Así, por ejemplo, si un UJT posee una relación intrínseca característica igual a 0,85 y queremos determinar la tensión que aparecerá entre el terminal de emisor y la base 1 al aplicar 12V entre bases, bastará con operar de la siguiente forma: Al valor de V1 se le conoce como tensión intrínseca, y es aquélla que hay que aplicar para que el diodo comience a conducir. En nuestro ejemplo, si aplicamos una tensión de 8V al emisor, éste no conducirá, ya que en el cátodo del diodo D existe un potencial positivo de 10,2V correspondiente a la tensión intrínseca, por lo que dicho diodo permanecerá polarizado inversamente. Sin embargo, si aplicamos una tensión superior a 10,9V (los 10,2V de V1 más 0,7V de la tensión de barrera del diodo D), el diodo comenzará a conducir, produciéndose el disparo o encendido del UJT. En resumen, para conseguir que el UJT entre en estado de conducción es necesario aplicar al emisor una tensión superior a la intrínseca. Una vez que conseguimos que el diodo conduzca, por efecto de una tensión de polarización directa del emisor respecto a la base 1, los portadores mayoritarios del cristal P (huecos) inundan el tramo de cristal de tipo N comprendido entre el emisor y dicha base (recordar que el cristal P está fuertemente contaminado con impurezas y el N débilmente). Este efecto produce una disminución repentina de la resistencia R1 y, con ella, una reducción de la caída de tensión en la base 1 respecto del emisor, lo que hace que la corriente de emisor aumente considerablemente.
  3. 3. Mientras la corriente de emisor sea superior a la de mantenimiento (Iv), el diodo permanecerá en conducción como si de un biestable se tratase. Esta corriente se especifica normalmente en las hojas de características y suele ser del orden de 5mA. En la figura de la derecha, se muestra el aspecto de una de las curvas características de un UJT. Vp(punto Q1) nos indica la tensión pico que hay que aplicar al emisor para provocar el estado de encendido del UJT (recordar que Vp = V1 + 0,7). Una vez superada esta tensión, la corriente del emisor aumenta (se hace mayor que Ip), provocándose el descebado del UJT cuando la corriente de mantenimiento es inferior a la de mantenimiento Iv (punto Q2). Aplicaciones del UJT Una de las aplicaciones del UJT más común es como generador de pulsos en diente de sierra. Estos pulsos resultan muy útiles para controlar el disparo de la puerta de TRIACS y SCR. En la siguiente figura, se muestra el esquema de uno de estos circuitos. Su funcionamiento es como sigue: Al aplicar una tensión VCC al circuito serie R-C, formado por la resistencia variable RS y el condensador CS, dicho
  4. 4. condensador comienza a cargarse. Como este condensador está conectado al emisor, cuando se supere la tensión intrínseca, el UJT entrará en conducción. Debido a que el valor óhmico de la resistencia R1 es muy pequeño, el condensador se descargará rápidamente, y en el terminal de B1aparecerá un impulso de tensión. Al disminuir la corriente de descarga del condensador, sobre el emisor del UJT, por debajo de la de mantenimiento, éste se desceba y comienza otro nuevo ciclo de carga y descarga del condensador. Así, se consigue que en el terminal de la base 1 aparezca una señal pulsante en forma de diente de sierra, que puede utilizarse para controlar los tiempos de disparo de un SCR o de un TRIAC. Para regular el tiempo de disparo es suficiente con modificar el valor óhmico de la resistencia variable RS, ya que de ésta depende la constante de tiempo de carga del condensador. En la siguiente figura, se muestra una típica aplicación del generador de pulsos de diente de sierra con UJT para controlar el disparo de un SCR. Mediante este circuito controlamos la velocidad de un motor serie (o de cualquier otro tipo de carga: estufas, lámparas, etc) gracias a la regulación de la corriente que realiza sobre medio ciclo del SCR. Para controlar la velocidad del motor, basta con modificar la frecuencia de los pulsos en dientes de sierra, lo cual se consigue variando el valor del potenciómetro RS.
  5. 5. http://rabfis15.uco.es/transistoresweb/Tutorial_General/transistoresUJT.html
  6. 6. Oscilador de relajación con transistor UJT Oscilador de relajación con transistor UJT Circuito que sirve para generar señales para dispositivos de control de potencia como Tiristores o TRIACs Símbolo del UJT (Unijunction Transistor) Funcionamiento del oscilador con UJT El capacitor se carga hasta llegar al voltaje de disparo del transistor UJT. Cuando esto sucede, éste se descarga a través de la unión E-B1. (ver el gráfico del transistor UJT). El capacitor se descarga hasta que llega a un voltaje que se llama de valle (Vv) que es de aproximadamente 2.5 voltios. Con este voltaje el transistor UJT se apaga (deja de conducir entre E y B1) y el capacitor inicia su carga otra vez. (Ver la línea verde en el gráfico). La línea negra en el segundo gráfico representa el voltaje que aparece en el resistor R3 (conectado entre B1 y tierra) cuando el capacitor se descarga. Si se desea variar la frecuencia de oscilación se puede modificar tanto el valor del capacitor C como el valor del resistor R1. R2 y R3 también son importantes encontrar la frecuencia de oscilación.
  7. 7. La frecuencia de oscilación está aproximadamente dada por: F = 1/R1C. Es muy importante saber que R1 debe tener valores que deben estar entre límites aceptables para que el circuito pueda oscilar. Estos valores se obtienen con las siguientes fórmulas: R1 máximo = (Vs – Vp) / Ip, R1 mínimo = (Vs – Vv) / Iv . donde:  Vs = es el valor del voltaje de alimentación (en nuestro circuito es de 20 voltios)  Vp = valor obtenido dependiendo de los parámetro del UJT en particular  Ip = dato del fabricante  Vv =dato del fabricante  Iv = dato del fabricante Lista de componentes del circuito  Transistores: 1 transistor de uniunión UJT 2N4870 o 2N2646  Resistores: 1 de 50 KΩ, (Kilohmios), 1 de 330Ω, (Ohmios), 1 de 47Ω, (Ohmios)  Capacitores: 1 de 0.1 uF, (uF = microfaradios)  Otros: 1 fuente de 20 voltios (una batería de 12 o 9 voltios puede funcionar) Nota: UJT: Unijuntion Transistor (Transistor Uniunión) http://unicrom.com/cir_oscilador_con_ujt.asp
  8. 8. Transistor UJT. Dispositivo de disparo Transistor UJT – Unijuntion Transistor. Dispositivo de disparo ¿Qué es un transistor UJT? El transistor UJT (transistor de unijuntura - Unijunction transistor) es un dispositivo con un funcionamientodiferente al de otros transistores. Es un dispositivo de disparo. Es un dispositivo que consiste de una sola unión PN que es utilizado para hacer osciladores. Muy importante: No es un FET. Físicamente el transistor UJT consiste de una barra de material tipo N con conexiones eléctricas a sus dos extremos (B1 y B2) y de una conexión hecha con un conductor de aluminio (E) en alguna parte a lo largo de la barra de material N. En el lugar de unión el aluminio crea una región tipo P en la barra, formando así una unión PN. Ver los siguientes gráficos. Como se dijo antes este es un dispositivo de disparo. El disparo ocurre entre el Emisor y la Base1 y el voltaje al que ocurre este disparo está dado por la fórmula: Voltaje de disparo = Vp = 0.7 + n x VB2B1. Donde:  n = intrinsic standoff radio (dato del fabricante)  VB2B1 = Voltaje entre las dos bases La fórmula es aproximada porque el valor establecido en 0.7 puede variar de 0.4 a 0.7 dependiendo del dispositivo y la temperatura.
  9. 9. Dos ejemplos sencillos con el transistor UJT Ejemplo 1.- Un UJT 2N4870 tiene un n = 0.63 y 24 voltios entre B2 y B1. ¿Cuál es el voltaje de disparo aproximado?  Voltaje de disparo = Vp = 0.7 + (0.63 x 24) = 15.8 Voltios Ejemplo 2.- Un UJT 2N4870 tiene un n = 0.68 y 12 voltios entre B2 y B1. ¿Cuál es el voltaje de disparo aproximado?  Voltaje de disparo = Vp = 0.7 + (0.68 x 12) = 8.86 Voltios. Notas:  Un dato adicional que nos da el fabricante es la corriente necesaria que debe haber entre E y B1 para que el UJT se dispare = Ip.  Es importante hacer notar que también se ha construido el UJT donde la barra es de material tipo P (muy poco). Se le conoce como el CUJT o UJT complementario. Este se comporta de igual forma que el UJT pero con las polaridades de las tensiones al revés. http://unicrom.com/Tut_transistor_ujt.asp
  10. 10. Transistor uniunión Símbolo del UJT. El transistor uniunión (en inglés UJT: UniJuntion Transistor) es un tipo de transistor que contiene dos zonas semiconductoras. Tiene tres terminales denominados emisor ( ), base uno ( ) y base dos ( ). Está formado por una barra semiconductora tipo N, entre los terminales , en la que se difunde una región tipo P+, el emisor, en algún punto a lo largo de la barra, lo que determina el valor del parámetro η, standoff ratio, conocido como razón de resistencias o factor intrínseco. Construcción[editar] Estructura
  11. 11. Circuito equivalente Consiste en una placa de material ligeramente dopado de silicio tipo-n. Los dos contactos de base se unen a los extremos de esta superficie tipo n. Estos se indican como y respectivamente. Un material de tipo p se utiliza para formar una juntura p-n en el límite de la varilla de aluminio y la placa de silicio tipo n. El tercer terminal llamado emisor ( ) se hace a partir de este material tipo-p. El tipo n está ligeramente contaminado, mientras que el de tipo p está fuertemente contaminado. Como el tipo n está ligeramente dopado, ofrece una alta resistencia mientras que el material tipo p, ofrece baja resistividad puesto que está fuertemente contaminado. Características[editar] Fijándose en la curva característica del UJT se puede notar que cuando el voltaje sobrepasa un valor de ruptura, el UJT presenta un fenómeno de modulación de resistencia que, al aumentar la corriente que pasa por el dispositivo, la resistencia de esta baja y por ello, también baja el voltaje en el dispositivo, esta región se llama región de resistencia negativa. Este es un proceso con realimentación positiva, por lo que esta región no es estable, lo que lo hace excelente para conmutar, para circuitos de disparo de tiristores y en osciladores de relajación. Operación[editar]
  12. 12. El UJT se polariza normalmente según se vé en su curva de polarización. La base se lleva a una tensión positiva (5V≤VBB≤30V). Por la resistencia circula entonces una corriente : El cátodo del diodo emisor se encuentra a una tensión: El diodo puede presentar una polarización inversa si es inferior a por lo que se presentará una corriente de fuga muy pequeña. Por otro lado si es superior , el diodo queda polarizado directamente y por ende circula una corriente formada por portadores minoritarios que son depositados en . Esta se anula disminuyendo su valor; por esto la tensión disminuye también, ahora si bien si es constante, debe aumentar, lo que disminuye aún más a . Categoría:  Transistores

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