معرفی ترانزیستور تک پیوندی UJT

UJT یک نیمه هادی سه پایه دارای مشخصات مقاومت منفی است که برای نوسان ساز و برخی کاربرد های سوئیچینگ استفاده می شود.

البته کاربرد اصلی آن بیشتر برای مدارهای تریگر در جاهایی است که از تریستور یا دیاک استفاده می‌شود. از جمله در کنترل توان AC در مدارات قدرت. درست مانند دیود ترانزیستور تک پیوندی نیز از یک پیوند pn تشکیل شده است ولی کارکرد آن با دیود کاملاً متفاوت است. اضافه بر آن با اینکه این المان اسم ترانزیستور را یدک می‌کشد نحوه کارکرد آن با ترانزیستور کاملا متفاوت است یعنی نه با ترانزیستور BJT قابل مقایسه است و نه با ترانزیستورهای FET. در واقع این المان قابلیت تقویت سیگنال را ندارد ولی از سوی دیگر مانند ترانزیستور می‌تواند در کاربردهای سوئیچینگ استفاده شود. هدایت جریان در این المان مانند دیود یک جهته است و شبیه یک تقسیم ولتاژ مقاومتی عمل می کند.

همانطور که در شکل می بینید این ترانزیستور در واقع از یک ماده نوع N تشکیل شده که دو سر این ماده دو تا از پایه های ترانزیستور را تشکیل می‌دهد که به آنها بیس ۱ و بیس ۲ گفته می‌شود و با B1 و B2 نشان داده می‌شود. سر دیگر این ترانزیستور یک ماده نوع P است که به آن امیتر میگویند. این ماده نوع P نزدیک به پایه B2 می باشد. علامت روی امیتراین ترانزیستور نشان دهنده پیوند PN وجهت یکسوسازی و جریان آن است.

مدار معادل ترانزیستور متشکل از یک دیود و دو مقاومت می باشد. در واقع مقاومت، مقاومت طول ناحیه نوع N را مشخص می کند و دیود نیز نمایانگر پیوند PN ذکر شده می باشد. مقاومت از بیس ۱ تا بیس ۲ را با Rbb نشان می دهند. چون ترمینال امیتر بیشتر نزدیک به B2 است مقاومت بین دیود و این پایه کمتر از مقاومت بین دیود و پایهB1 می باشد. بین کاتد دیود و پایه B1 نیز یک مقاومت متغیر مدل شده است. مقدار مقاومت بین B1 و B2 یا همان Rbb بستگی به درجه خلوص ماده نوع N دارد ولی در UJT های معمول مقداری بین ۴k  تا ۱۰k دارد. RB1 و RB2 تشکیل یک شبکه تقسیم ولتاژ میدهند. معمولاً پایه B1 را زمین می کنند و به پایه B2 ولتاژ مثبت اعمال می‌شود و ورودی نیز به پایه امیتر وارد می شود.

طرز کارکردUJT

مقدار Rb1/Rbb را با η نشان می دهند. مقدار نوعی آن بین ۰.۵ تا ۰.۸ میباشد. اگر مقدار ولتاژ مثبت کوچکی که از ηVbb کمتر است به امیتر اعمال شود  دیود هدایت نمی کند و بنابراین UJT خاموش است و جریانی از آن از امیتر به B1 نمی گذرد. وقتی که ولتاژ امیتر زیاد شود و از ηVbb+0.7 بیشتر شود پیوند PN هدایت می‌کند و در نتیجه جریان از امیتر به بیس ۱ جاری می شود. با برقراری این جریان (که از قبل وجود نداشت)، مقدار جریانی که به مقاومت Rb1 میرسد زیاد می شود. در مدل ما این گونه می‌توان توضیح داد که مقدار مقاومت Rb1 کم شده است و به همین دلیل جریان آن زیاد شده است و چون با زیاد شدن ولتاژ مقدار مقاومت کاهش یافته این اثر به عنوان مقاومت منفی شناخته می‌شود. برعکس این حالت با کم شدن ولتاژ امیتر به مقداری کمتر از مقدار شکست UJT جریان کم شده و UJT به حالت قطع می رود و در مدل ما می توان گفت که در این حالت Rb1 زیاد می شود. همانطور که می بینید این مقاومت متغیر است و مقدار آن با جریان امیتر شروع به تغییر می کند. 

کاربرد UJT

حال که فهمیدیم UJT چگونه کار می‌کند یکی از کاربردهای آن را برای فهم بیشتر توضیح می دهیم. همان طور که در مطلب دیود تونلی گفته شد المانهایی که در مشخصه ولتاژ جریان خود مقاومت منفی دارند، یعنی با افزایش ولتاژ جریان کم می شود، می توانند به عنوان اسیلاتور استفاده شوند. در واقع نقطه کار این گونه مدارات روی قسمت منفی نمی تواند وارد شود. مشخصه ولتاژ جریان UJT را در زیر ملاحظه می کنید.

از UJT بیشتر برای تریگر کردن   SCR ها و Triac ها استفاده می شود. از کاربردهای دیگر این المان می‌توان به تولید موج دندان اره ای، اسیلاتور ساده، کنترل فاز، مدارات تایمینگ و غیره اشاره کرد.

در شکل بالا یک UJT دیده می شود که به عنوان اسیلاتور کار میکند. وقتی ولتاژ منبع اعمال می‌شود UJT خاموش است خازن شروع به شارژ میکند. این شارژ شدن ادامه پیدا می‌کند تا ولتاژ آن از ولتاژ شکست UJT بیشتر شود.  در این حالت UJT هدایت کرده و خازن از طریق آن به سرعت شارژ می شود و ولتاژ آن دوباره به کمتر از حد شکست میرسد و بنابراین UJT خاموش می شود و این کار مدام تکرار می‌شود و UJT از حالت ON به حالت OFF و بالعکس سوئیچ می کند. شارژ خازن از طریق مقاومت R3 می باشد و سرعت دشارژ آن بسته به مقاومت R2 و مقاومت بین امیتر و بیس ۱ است. مقاومت R2 مقدار کمی دارد و مقاومت بین امیتر و بیس نیز در حالت هدایت مقدار ناچیزی دارند بنابراین سرعت شارژ خازن بسیار کمتر از سرعت دشارژ آن از طریق این مقاومت ها می باشد. شکل موج خازن و ولتاژ دوسر مقاومت در زیر نشان داده شده است. فرکانس اسیلاتور مستقیماً بسته به مقدار مقاومت R3 و مقدار خازن و η است.