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ENCYCLOPÉDIE DE LA RADIOÉLECTRONIQUE ET DU GÉNIE ÉLECTRIQUE Transistors à unijonction. Donnée de référence
Encyclopédie de l'électronique radio et de l'électrotechnique / Les références L'article décrit le dispositif, le principe de fonctionnement et l'utilisation des transistors unijonction. Un transistor à unijonction ou, comme on l'appelle également, une diode à deux bases, est un dispositif semi-conducteur à trois électrodes avec une jonction pn. Sa structure est classiquement représentée sur la Fig. 1, a, une désignation graphique conventionnelle dans les diagrammes - sur la fig. 1b.
La base d'un transistor unijonction est un cristal semi-conducteur (par exemple, avec une conductivité de type n), appelé la base. Aux extrémités du cristal, il y a des contacts ohmiques B1 et BZ, entre lesquels se trouve une région qui a un contact redresseur avec un semi-conducteur de type p faisant office d'émetteur. Il convient de considérer le principe de fonctionnement d'un transistor à passage unique utilisant le circuit équivalent le plus simple (Fig.1, c), où RB1 et RB2 - résistance entre les bornes correspondantes de la base et de l'émetteur, et D1 est la jonction p-p de l'émetteur. Le courant traversant les résistances RB1 et RB2, crée une chute de tension sur le premier d'entre eux, polarisant la diode D1 en sens inverse. Si la tension à l'émetteur Ue est inférieure à la chute de tension aux bornes de la résistance RB1, la diode D1 est fermée, et seul un courant de fuite la traverse. Quand est la tension UЭ devient supérieure à la tension aux bornes de la résistance RB1, la diode commence à faire passer le courant dans le sens direct. Dans ce cas, la résistance RB1 diminue, ce qui entraîne une augmentation du courant dans le circuit D1 RB1, et cela, à son tour, provoque une nouvelle diminution de la résistance RB1. Ce processus se déroule comme une avalanche. résistance RB1 diminue plus vite que le courant à travers la jonction pn n'augmente, en conséquence, une région de résistance négative apparaît sur la caractéristique courant-tension du transistor unijonction (Fig. 2) (courbe 1). Avec une nouvelle augmentation du courant, la dépendance de la résistance RB1 décroît du courant à travers la jonction pn, et pour des valeurs supérieures à une certaine valeur ( Ioff), il ne dépend pas du courant (région de saturation).
Avec une diminution de la tension de polarisation Ucm, la caractéristique courant-tension se déplace vers la gauche (courbe 2) et, en son absence, se transforme en caractéristique d'une jonction pn ouverte (courbe 3).
Les principaux paramètres des transistors unijonction qui les caractérisent en tant qu'éléments de circuit sont :
L'équivalent d'un transistor unijonction peut être construit à partir de deux transistors ordinaires avec différents types de conduction, comme le montre la Fig. 3.
Ici, le courant circulant à travers le diviseur, constitué des résistances R1 et R2, crée une chute de tension sur la seconde d'entre elles, qui ferme la jonction émetteur du transistor T1. Avec une augmentation de la tension au niveau de l'émetteur, le transistor T1 commence à faire passer le courant vers la base du transistor T2, ce qui entraîne son ouverture. Cela conduit à une diminution de la tension à la base du transistor T1, ce qui, à son tour, provoque son ouverture encore plus, etc. En d'autres termes, le processus d'ouverture des transistors dans un tel dispositif se déroule également comme une avalanche et le courant- La caractéristique de tension de l'appareil ressemble à celle d'un transistor unijonction. Dispositifs sur transistors unijonction Les transistors unijonction (diodes à deux bases) sont largement utilisés dans divers dispositifs d'automatisation, équipements d'impulsions et de mesure - générateurs, dispositifs à seuil, diviseurs de fréquence, relais temporisés, etc. L'un des principaux types de dispositifs basés sur des transistors unijonction est un oscillateur à relaxation, dont le circuit est illustré à la fig. une.
Lors de la mise sous tension, le condensateur C1 est chargé à travers la résistance R1. Dès que la tension aux bornes du condensateur devient égale à la tension de fermeture du transistor unijonction T1, sa jonction d'émetteur s'ouvre et le condensateur se décharge rapidement. Lorsque le condensateur se décharge, le courant de l'émetteur diminue et lorsqu'il atteint une valeur égale au courant de blocage, le transistor se ferme, après quoi le processus se répète. En conséquence, de courtes impulsions bipolaires apparaissent sur les bases B1 et B2, qui sont les signaux de sortie du générateur. La fréquence d'oscillation f du générateur peut être calculée à l'aide de la formule approximative :
où R est la résistance de la résistance R1, Ohm ; C-capacité du condensateur C1, F ; η est le coefficient de transfert d'un transistor unijonction. Pour une fréquence d'oscillation donnée, la capacité du condensateur doit être choisie la plus grande possible afin d'obtenir un signal avec l'amplitude souhaitée sur la charge (R2 ou R3). Un avantage important d'un générateur à transistor unijonction est que sa fréquence d'oscillation dépend légèrement de l'amplitude de la tension d'alimentation. En pratique, un changement de tension de 10 à 20 V entraîne un changement de fréquence de seulement 0,5 %. Si, au lieu de la résistance R1, une photodiode, une photorésistance, une thermistance ou un autre élément est inclus dans le circuit de charge qui change sa résistance sous l'influence de facteurs externes (lumière, température, pression, etc.), alors le générateur se transforme en un convertisseur analogique de la grandeur physique correspondante en un taux de répétition d'impulsions. En modifiant légèrement le schéma, comme le montre la Fig. 2, le même générateur peut être transformé en dispositif de comparaison de tension. Dans ce cas, les circuits de base du transistor sont connectés à une source de tension de référence et le circuit de charge est connecté à la source étudiée. Lorsque la tension de ce dernier dépasse la tension d'allumage, l'appareil commencera à générer des impulsions de polarité positive. Dans l'appareil dont le schéma est présenté à la Fig. 3, le condensateur est chargé à travers la résistance R4 et la résistance de la section émetteur-collecteur du transistor bipolaire T1. Sinon, le fonctionnement de ce générateur ne diffère pas de celui décrit précédemment. Le courant de charge, et, par conséquent, la fréquence de la tension en dents de scie, prélevée dans ce cas sur l'émetteur du transistor unijonction T2, est régulée en modifiant la tension de polarisation à la base du transistor T1 à l'aide de la résistance d'ajustement R2. L'écart de linéarité de la forme des vibrations produites par un tel dispositif ne dépasse pas 1%
Le moment de la mise en marche du transistor unijonction peut être contrôlé en appliquant une impulsion de polarité positive au circuit émetteur ou de polarité négative au circuit de base B2. Le fonctionnement du multivibrateur en attente est basé sur ce principe, dont le circuit est illustré à la Fig. 4. Pour obtenir le mode de fonctionnement souhaité, la tension maximale aux bornes du condensateur C1, qui dépend du rapport des résistances des résistances du diviseur R1R2, est fixée inférieure à la tension d'amorçage du transistor. La différence entre ces tensions est choisie en tenant compte d'éventuelles interférences dans le circuit de déclenchement, ce qui peut entraîner de fausses alarmes de l'appareil. Lorsqu'une impulsion de polarité négative est appliquée au circuit de base B2, la tension interbase UB1B2 diminue (module), en conséquence, le transistor T1 s'ouvre et une impulsion de polarité positive apparaît sur la base de B1.
Les transistors unijonction sont également utilisés dans les générateurs de tension en forme d'escalier. Un signal symétrique (sinusoïdal, rectangulaire, etc.) est envoyé à l'entrée d'un tel dispositif (voir Fig. 5). Avec une alternance positive du signal, le condensateur C1 est chargé à travers la résistance R2 et la résistance de la section émetteur-collecteur du transistor T1 à une certaine tension, bien inférieure à la tension d'amorçage du transistor unijonction T2 . Lors de l'action de l'alternance positive suivante, la tension aux bornes du condensateur augmente par paliers de la même valeur et ainsi de suite jusqu'à devenir égale à la tension de fermeture du transistor T2. Une tension échelonnée est retirée de son émetteur. Le fonctionnement des diviseurs de fréquence est basé sur l'utilisation de ce principe. Un étage sur un transistor unijonction est capable de fournir un facteur de division allant jusqu'à 5. En combinant plusieurs de ces dispositifs en un seul ensemble, vous pouvez obtenir un diviseur avec un facteur de division beaucoup plus grand. Pour un exemple sur la fig. La figure 6 montre un schéma d'un diviseur de fréquence par 100. Le premier étage du dispositif divise la fréquence des impulsions de polarité positive arrivant à son entrée par 4, les deux autres par 5.
Comme le montre le diagramme, les étages diviseurs de fréquence ne diffèrent les uns des autres que par les résistances des circuits de charge des condensateurs C1-C3. La constante de temps de charge du condensateur C1 est déterminée par les résistances Rl, R2. R4 et R6 ; C2 - résistances R3. R4 et R6 ; C3-R5 et R6. À la mise sous tension, les condensateurs C1-C3 commencent à se charger. Les impulsions de tension de polarité positive entrant à l'entrée de l'appareil s'ajoutent à la tension sur le condensateur C1, et dès que leur somme atteint une valeur égale à la tension d'amorçage, le transistor unijonction s'ouvre et le condensateur se décharge par son jonction émetteur. En conséquence, la chute de tension aux bornes des résistances R4 et R6 augmente brusquement, ce qui entraîne une diminution des tensions interbases des transistors T2 et T2. Cependant, le transistor T2 ne s'ouvrira que lorsque la tension aux bornes du condensateur CXNUMX deviendra suffisante pour le rendre passant à une tension interbase réduite. La troisième étape du diviseur fonctionne de la même manière.
Le schéma du relais temporisé, qui se caractérise par un rendement très élevé, est illustré à la fig. 7. Dans l'état initial, le thyristor DZ est fermé, de sorte que l'appareil ne consomme pratiquement pas d'énergie (les courants de fuite sont faibles et peuvent être négligés). Lorsqu'une impulsion de déclenchement de polarité positive est appliquée à l'électrode de commande, le thyristor s'ouvre. En conséquence, le relais P1 est activé et avec ses contacts (conditionnellement non représentés sur le schéma) allume l'actionneur. Dans le même temps, les condensateurs C1 et C2 commencent à se charger à travers les résistances R1 et R2. Étant donné que la résistance de la première de ces résistances est plusieurs fois supérieure à la seconde, le condensateur C2 sera chargé en premier, et lorsque la tension aux bornes du condensateur C1 atteindra la tension d'activation, le transistor unijonction s'ouvrira et le condensateur C1 se déchargera à travers son jonction d'émetteur. L'impulsion de polarité positive qui s'est produite en même temps sur la résistance R2 s'ajoutera à la tension sur le condensateur C2, à la suite de quoi le thyristor DZ se fermera et désexcitera le relais R1 jusqu'à ce que la prochaine impulsion de déclenchement arrive .
Le dispositif, dont le circuit est illustré à la Fig. 8, est conçu pour la conversion analogique de tension en fréquence. Ici, le transistor T2 est utilisé dans un oscillateur à relaxation, T1, avec les résistances R1 et R2, est inclus dans le circuit de charge du condensateur C1. Lorsque la tension à la base du transistor T1 change, la résistance de sa section émetteur-collecteur change, et donc, selon la tension d'entrée, le transistor unijonction T2 s'ouvre avec une fréquence plus ou moins grande. Par la fréquence des impulsions prélevées sur la résistance de charge R3 dans le circuit de base B1, on peut juger de la tension à l'entrée de l'appareil. Publication : cxem.net
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