Transistor UJT.pdf

Instituto Educacional São João da Escócia Colégio Pelicano

Curso Técnico de Eletrônica

1 Eletrônica Industrial – José Leonardo Filho

UJT – TRANSISTOR DE UNIJUNÇÃO.

O UJT.,é um dispositivo semicondutor que possui uma região de “resistência

negativa” em sua característica e é pertencente à família dos tiristores.

1 – Construção

Como o próprio nome indica, o UJT possui apenas uma junção PN. Sua

construção é simples e consiste de uma barra de material semicondutor do tipo N

(levemente dopada), onde foi incrustado um grão de material semicondutor do tipo P

(altamente dopado). As bases B1 e B2 são ligadas na barra N e o emissor E, ao material

tipo P, conforme a figura 1a,. A figura 1b mostra o circuito equivalente e a figura 1c o

seu símbolo.

Figura 1

2 – Funcionamento

O UJT é polarizado aplicando-se a tensão VBB entre o B2 (+) e B1 (-). A entrada

de sinal é aplicada entre emissor (E) e a base 1 (B1).

Quando VBB é aplicado entre B2 e B1, uma corrente flui através de RBB e com

IE = 0, o UJT apresenta um comportamento resistivo entre as bases (RBB é normalmente

um valor entre 4k7 e 9k1).

A tensão aplicada entre as bases varia gradualmente de B1 até B2, apresentando

o valor Vj na junção dos resistores. Portanto, sem tensão aplicada no emissor a junção

PN está polarizada inversamente. A tensão de polarização reversa ou tensão da junção

nesse caso dada por Vj, onde:

BB

BB

B2B1

BB

R

RVVj

RR

RVVj

B1B1

ou




Para que o UJT funcione como um tansistor, uma tensão positiva, em relação à

B1, deve ser aplicada ao emissor. Contudo, para que haja corrente de emissor, a

polarização reversa criada por Vj na junção PN e também a tensão de disparo do diodo

(VD) devem ser sobrepujadas. Ver figura 2.

Figura 2

Aplicando-se uma tensão positiva no emissor, e aumentando-a gradualmente, a

corrente IE aumenta pouco até que a tensão de pico (Vp) seja atingida. Neste ponto

temos:

DE VVjVpV

A junção PN torna-se diretamente polarizada e o UJT “dispara”. De acordo com

a teoria dos semicondutores, as lacunas (ou buracos) do material do tipo P são injetadas

na barra de silício, devido à polarização de VBB através da barra de silício (canal N) os

portadores positivos injetados migram em direção ao terminal negativo B1. Este

acréscimo de portadores entre emissor e base B1 causa redução efetiva na resistência de

RB1. À medida que RB1 diminui a polarização reversa Vj diminui e com isso aumenta

efetivamente a polarização direta sobre o diodo D1. Isso permite que mais buracos

sejam injetados pelo emissor, no canal provocando decréscimo em RB1. Este processo é

regenerativo e RB1 decresce até um valor muito baixo, quase curto-circuitando os

terminais E e B1. Esse fenômeno dá ao UJT a característica de resistência negativa, que

podemos observar na figura 2b entre a corrente de pico (Ip) e a corrente de vale (IV).

Nessa região, enquanto IE aumenta, VE diminui contrariando a lei Ohm. Isso se deve ao

decréscimo da tensão através de RB1 durante essa fase. Após o ponto de vale (IV, VV), IE

aumenta com a tensão de emissor e a resistência torna-se novamente positiva.

3 – Aplicações




Os transistores unijunção não são usados como amplificadores. Eles são usados

principalmente em circuitos de tempo, como elementos sensores ou de disparo e em

circuitos geradores de formas de ondas. Eles podem controlar retardos de tempo, pulsos

temporizadores, transição de ondas dente de serra e quadradas.

3a – Osciladores de relaxação a unijunção

Considere, na figura 3, o capacitor C1 inicialmente descarregado.

Quando o circuito é ligado, C1 começa a se carregar como indicado na figura 4a,

enquanto o transistor Q1 permanecer sem disparo cortado.

Quando C1 atingir a tensão de pico (Vp) do UJT, este dispara

descarregando C1, como mostra a figura 4a.

Na descarga, quando VE atinge a tensão de vale o UJT entra em corte e

C1 começa novamente a ser carregado através de R1. O processo é repetitivo e

temos a forma de onda dente de serra em VE.

Figura 3




Figura 4

As formas de onda na base 1 e 2 estão mostradas nas figuras 4b e 4c e como

vemos são picos de tensão que podem ser usados, por exemplo, para disparar um SCR

ou um TRIAC. Os níveis contínuos que aparecem nessas formas de onda são devido à

corrente quiescentes entre B1 e B2.

PUT – UJT PROGRAMÁVEL

Vimos que o UJT é disparado quando VE atinge o valor Vp = VD + ηVBB.

Assim, fixando VBB o UJT dispara a uma tensão fixa de Vp. O PUT permite ajustar essa

tensão de disparo sem alterar o valor de VBB, graças à variação da relação intrínseca de

equilíbrio (η), realizada externamente ao transistor, através de um divisor de tensão.




1 – Construção

O PUT é formado por quatro camadas conforme figura 5a. Na mesma figura

incluímos os resistores responsáveis pela programação, R1 e R2. Esses resistores

equivalem aos resistores RB1 e RB2 do PUT. Na figura 5b mostramos a curva

característica de emissor do PUT.

Figura 5

2 – Funcionamento

Como vemos na figura 5a os terminais G e K estão polarizados. O terminal K

está ligado à massa e o terminal G na junção dos dois resistores. Portanto,

R2R1

R1VVj BB

Para que haja corrente pela junção PN superior é necessário que a tensão

aplicada ao anodo supere Vj acrescido da tensão de disparo da junção PN, VD. Assim, a

tensão de pico provocara o disparo do transistor será VA = Vp = Vj + VD e chamando

η = R1/(R1 + R2), teremos Vj = ηVBB e então:

DBB VηVVp

A equação acima é igual aquela encontrada para o UJT. Contudo, η nesse caso

depende de parâmetros externos ao transistor.

Dissemos acima que o PUT dispara quando VA = Vp. Isso ocorre porque, de

acordo com a teoria de semicondutores os buracos do material P (ligado a A) são




injetados no material N. Devido às propriedades inerente á estrutura PNPN e a

polaridade de VBB através de R1 e R2, os portadores positivos migram em direção ao

catodo (mais negativo). Isto acarreta um aumento de portadores livres entre anodo e

catodo e esse processo é regenerativo pois esses elétrons livres diminuem a resistência

entre a porta e catodo e em consequência diminuem Vj aumentando a polarização direta

entre A e G e provocando aumento de corrente. A resistência entre porta e catodo ao

final do processo chega a aproximadamente 10 Ω, levando-se em conta o paralelismo

com R1. Esse fenômeno da ao anodo uma característica de “resistência negativa”

conforme ilustrado na figura 5b. Se IA tornar-se menor que IV (corrente de vale) o PUT

será cortado.

3 – Aplicações

O PUT tem a mesma aplicação do UJT com a vantagem de possuir programação

da tensão de disparo.

3a – Oscilador de relaxação usando PUT

O funcionamento do circuito da figura 6 é semelhante ao da figura 3.

Figura 6

Supondo C1 descarregado, quando se aplica a tensão ao circuito. C1

começa a se carregar através de R4 até atingir Vp, disparando o PUT que

descarrega C1 e assim repetindo-se o ciclo enquanto o circuito estiver ligado. As

formas de onda podem ser vistas na figura 7.




Figura 7

No caso do PUT, Vp = ηVBB + VD, onde η = R1/(R1+R2). Portanto,

alterando-se R1 ou R2 estaremos alterando a tensão de disparo do transistor. Por

exemplo, se R1 for aumentado, com R2 constante, Vp será maior, aumentado a

constante de tempo de carga, diminuindo a frequência de oscilação do circuito.

A frequência de oscilação pode ser ajustada através de R4. Alterando R1 e R2

podemos alterar a tensão de disparo do put.

O tempo T necessário para atingir o potencial de disparo Vp é dado

aproximadamente por:

RCT




CONCLUSÃO

O PUT, como o UJT são dispositivos de chaveamento. Quando o PUT, por

exemplo, dispara, um grande pulso de corrente é produzido no circuito devido ao

decréscimo rápido da resistência entre o anodo e catodo. Os picos de tensão que se

desenvolvem no resistor de catodo podem ser usados como disparos para outros

circuitos. Um PUT pode ser usado em qualquer aplicação onde se possa usar o UJT. A

diferença é que o PUT é mais rápido e possui um ponto de disparo mais estável, além de

ser programável.

Transistor UJT.pdf

Documents

Transcript of Transistor UJT.pdf