Введение

Тип транзистора

Унижюнкционный транзистор (UJT) – это трехвыводное электронное полупроводниковое устройство с единственным p-n переходом. Он функционирует исключительно как электрически управляемый переключатель. Унижюнкционный транзистор не используется в качестве линейного усилителя. Он применяется в генераторах свободного хода, синхронизированных или импульсно-запускаемых генераторах, а также в схемах генерации импульсов на низких и умеренных частотах (сотни килогерц). Он широко используется в схемах запуска для кремниевых выпрямителей. В 1960-х годах низкая стоимость и уникальные характеристики обусловили его применение в широком спектре устройств, таких как генераторы, импульсные генераторы, генераторы пилообразного сигнала, схемы запуска, схемы управления фазой, схемы синхронизации и стабилизированные источники питания по напряжению или току. Первоначальные типы унижюнкционных транзисторов в настоящее время считаются устаревшими, однако более позднее многослойное устройство – программируемый унижюнкционный транзистор – до сих пор широко доступен.

Приложения

Единосоединенные транзисторные схемы были популярны в любительской электронике в 1960-х и 1970-х годах, поскольку позволяли создавать простые генераторы, используя всего одно активное устройство. Например, они применялись в релаксационных генераторах стробоскопов с переменной частотой. Позже, с распространением интегральных схем, более распространенными стали генераторы, такие как микросхема таймера 555. Помимо использования в качестве активного элемента в релаксационных генераторах, одним из важнейших применений униполярных транзисторов (УПТ) или программируемых униполярных транзисторов (ПУТ) является запуск тиристоров (силиконовых контролируемых выпрямителей (SCR), ТРИАКов и т.д.). Постоянное напряжение можно использовать для управления схемой УПТ или ПУТ таким образом, чтобы "длительность импульса" увеличивалась с ростом управляющего напряжения постоянного тока. Это применение важно для управления большими переменными токами. УПТ также могут использоваться для измерения магнитного потока. Эффект Холла модулирует напряжение на PN-переходе. Это влияет на частоту релаксационных генераторов УПТ. Это работает только с УПТ. ПУТ не демонстрируют этого явления.

Строительство

У УЖТ три вывода: излучатель (E) и две базы (B1 и B2), поэтому его иногда называют "двухбазовым диодом". База сформирована слабо легированной n-образной полосой кремния. К ее концам прикреплены два омических контакта B1 и B2. Излучатель изготовлен из сильно легированного p-образного материала. Единственный PN-переход между излучателем и базой и дал устройству его название. Сопротивление между B1 и B2 при разомкнутом излучателе называется межбазовым сопротивлением. PN-переход излучателя обычно расположен ближе к базе 2 (B2), чем к базе 1 (B1), что делает устройство несимметричным, поскольку симметричная структура не обеспечивает оптимальные электрические характеристики для большинства применений. Если между излучателем и одним из базовых выводов нет разности потенциалов, то ток от B1 к B2 крайне мал. Однако, если к излучателю приложено достаточно большое напряжение относительно его базовых выводов, известное как напряжение запуска, то большой ток от излучателя добавляется к току от B1 к B2, что создает больший выходной ток в базе 2. Условный графический символ униполярного транзистора представляет вывод излучателя стрелкой, указывающей направление условного тока при протекании тока через переход излучатель-база. Комplementарный УЖТ использует p-образную базу и n-образный излучатель и работает аналогично устройству с n-образной базой, но с обратной полярностью напряжения. Структура УЖТ аналогична структуре JFET с N-каналом, но в JFET p-образный (затвор) материал окружает N-образный (канал) материал, а площадь затвора больше, чем площадь PN-перехода излучателя УЖТ. УЖТ работает с прямым смещением PN-перехода излучателя, в то время как JFET обычно работает с обратным смещением затвора. УЖТ – это устройство с отрицательным сопротивлением, управляемое током.

Работа устройства

Устройство обладает уникальной особенностью: при его запуске ток излучателя регенеративно возрастает до тех пор, пока не будет ограничен источником питания излучателя. Оно демонстрирует характеристику отрицательного сопротивления, что позволяет использовать его в качестве генератора. Униполярный транзистор (УПТ) смещается положительным напряжением между двумя базами. Это создает падение напряжения вдоль всей длины устройства. Когда напряжение на излучателе становится примерно на одно диодный переход выше напряжения в точке расположения P-области диффузии (излучателя), начинает течь ток от излучателя в базовую область. Поскольку базовая область очень слабо легирована, дополнительный ток (фактически заряды в базовой области) вызывает модуляцию проводимости, что уменьшает сопротивление участка базы между переходом излучателя и выводом B2. Это уменьшение сопротивления означает, что переход излучателя смещен в прямом направлении сильнее, и, следовательно, вводится еще больший ток. В целом, эффект проявляется как отрицательное сопротивление на выводе излучателя. Именно это делает УПТ полезным, особенно в простых генераторных схемах.

Изобретение

Транзистор с одним переходом был изобретен как побочный продукт исследований тетродных транзисторов из германия в компании General Electric. Он был запатентован в 1953 году. В коммерческом производстве использовались кремниевые приборы. Распространенный номер детали – 2N2646.