PUT

همان گونه که قبلا گفتیم ترانزیستورهای تک پیوندی مدتها است که منسوخ شده اند و در مصارف صنعتی از ترانزیستورهای تک پیوندی قابل برنامه ریزی یا PUT ها استفاده می شود. PUT با قیمت پایینتر و کیفیت بهتر از UJT در دسترس است. این قطعه ی الکترونیک در حقیقت یک نوع تریستور با 3 پایه می باشد. PUT از ساختار 4 لایه ی کلاسیک تریستورها بهره می برد. توجه کنید که گیت PUT به لایه ی N نزدیک آند وصل شده است. به علاوه گیت در علامت سمبولیک قطعه نیز پایه ی گیت در نزدیکی آند قرار دارد.

تصویر1: PUT ؛ منحنی کارکرد، ساختار داخلی و نمای شماتیک.

منحنی کارکرد PUT نیز در شکل 1 نمایش داده شده و شبیه به منحنی کارکرد UJT می باشد. جریان آند در برابر ولتاژ آند ترسیم شده است. ولتاژ قله آند V_P نام دارد. زمانی که جریان آند افزایش می یابد ولتاژ آند نیز تا V_P  افزایش می یابد. پس از آن با افزایش جریان ولتاژ کاهش می یابد تا به ولتاژ دره V_V برسد.

در تصویر2 PUT به صورت معادل با UJT رسم شده است. مقاومتهای خارجی R1 و R2 جانشین مقاومتهای داخلی R_B1 و R_B2 در ساختار UJT شده اند. مقاومتها اجازه می دهند تا η قابل محاسبه شوند.

تصویر2: PUT به جای UJT

در تصویر3 می بینیم که چگونه می توان از PUT به صورت یک نوسان ساز استفاده کرد. بازهم مشابه با UJT، مقاومت R وظیفه ی شارژ خازن را برعهده دارد. با رسیدن ولتاژ خازن به ولتاژ قله PUT در ناحیه ی مقاومت منفی عمل می کند و یک جریان با شکل موج سوزنی از درون کاتد آن عبور می کند. این جریان سبب ایجاد یک موج ولتاژ سوزنی بر روی مقاومت کاتد می شود. پس از تخلیه ی خازن PUT قطع می شود و شارژ مجدد خازن صورت می گیرد.

تصویر3:PUT به عنوان تولید کننده ی موج سوزنی

سوالی که مطرح می شود درباره ی مقدار مقاومت R است تا نوسان ساز بتواند کار کند؟ مقاومت شارژ کننده ی خازن باید آنقدر کوچک باشد تا بتواند جریان لازم برای شارژ خازن تا ولتاژ V_p را تأمین کند. وقتی ولتاژ خازن به V_p می رسد ولتاژ آند با افزایش جریان افت می کند(ناحیه ی مقاومت منفی) که کارکرد PUT را به ناحیه ی دره منتقل می کند. وظیفه ی خازن است که جریان دره I_v را تأمین کند. هنگامی که خازن تخلیه شد نقطه ی کار PUT به بالای شیب نقطه ی قله می رسد. حال مقاومت باید آنقدر زیاد باشد که جریان نقطه ی بالای دره I_p از آن عبور نکند. اگر جریان بیشتری از طریق مقاومت عبورکند مقاومت پس از تخلیه ی خازن جریان دره را تأمین می کند و نقطه ی کار هیچ گاه به سمت چپ نقطه ی قله بازنمی گردد.

ما ولتاژ تغذیه را همانند مثال UJT برابر با 10 ولت فرض کرده ایم. مقادیر R1 و R2 را آنچنان انتخاب کرده ایم که η تقریبا برابر با 3/2 بشود. η و V_s محسابه شده اند. مقاومت موازی معادل R1 و R2 مقاومت R_G است که و از جدول زیر به دست آمده است. با V_S=10 نزدیک ترین مقدار به 6.3 ولتاژ V_T=0.6V را به دست می دهد.

ما همچنین مقادیر I_p و I_v را محاسبه کرده ایم ولی هنوز نیاز داریم تا V_v را حساب کنیم. ما از 10% مقدار V_BB= 1V در مثال قبل استفاده کرده ایم. بر اساس مشخصات فنی قطعه در جریان I_F=50mA باید V_F=0.8 باشد. جریان I_V=70µA کمتر از I_F=50mA شده است. بنابراین، Vv باید کمتر از V_F=0.8V باشد. اما چقدر کمتر؟ برای ایمنی بیشتر این ولتاژ را صفر گرفته ایم. این امر محدوده ی پایین جریان در مقاومت را اندکی بالابرده است.

با بکاربردن مقاومت بیش از 143کیلواهم می توان تضمین کرد که بازگشت به نقطه ی آغازین کارکرد پس از تخلیه ی خازن امکان پذیر است. با انتخاب مقاومت کمتر از 755 کیلواهم اجازه می دهد تا خازن تا مقدار V_p شارژ شود. در زیر جدول مشخصات فنی PUT به شماره 2n6027 آمده است.

Parameter	Conditions	min	typical	max	units
VT					V
	VS=10V, RG=1Meg	0.2	0.7	1.6
	VS=10V, RG=10k	0.2	0.35	0.6
IP					µA
	VS=10V, RG=1Meg	-	1.25	2.0
	VS=10V, RG=10k	-	4.0	5.0
IV					µA
	VS=10V, RG=1Meg	-	18	50
	VS=10V, RG=10k	70	150	-
	VS=10V, RG=200Ω	1500	-	-
VF	IF=50mA	-	0.8	1.5	V

در تصویر4 یک PUT را می بینیم که به عنوان تولید کننده ی موج سوزنی برای فرمان دادن به تریستور بکاررفته است. این مدار نیاز به یک منبع تغذیه ی فیلتر نشده V_BB دارد (در تصویر نشان داده نشده) مقاومت متغیر باید کمترین میزان را برای جلوگیری از قفل شدن PUT در ولتاژ دره داشته باشد.

تصویر4:PUT به عنوان مدار آتش یک تریستور

گفته می شود که PUT می تواند برای ساخت موجی با فرکانس 10کیلوهرتز مناسب باشد. اگر یک شکل موج پله ای خطی تر ،به جای شکل موج سوزنی، مورد نیاز باشد مقاومت شارژ کننده ی خازن را می توان با یک منبع جریان ثابت مانند FET عوض کرد.

 منبع

http://www.allaboutcircuits.com/vol_3/chpt_7/8.html

ترانزیستور تک پیوندی

UJT یا ترانزیستور تک پیوندی گونه ای از قطعات الکترونیک قدرت است که در مدارات فرمان تریستورها مورد استفاده قرار می گرفت اما امروزه منسوخ شده است. UJT از نظر ساختاری شبیه یک دیود معمولی است و از یک پیوند P-N ساخته شده است. اما در UJT Tبر خلاف دیود معمولیT به شبکه ی کریستالی N به جای یک پایه دو پایه متصل شده است. (تصویر 1a). این پایه ها B1 و B2 و پایه ی سوم امیتر نام دارند. مقاومت بین این دو پایه RBBO نام دارد. به خاطر آرایش خاص این قطعه، UJT دارای مقاومت منفی در قسمتی از منحنی جریان-ولتاژ خود می باشد.

تصویر1- ترانزستور تک پیوندی

همانطور که در تصویر 2a مشاهده می شود با افزایش ولتاژ امیتر تا ولتاژ قله (V_p) جریان هم زیاد می شود اما پس از رسیدن به V_p وارد ناحیه مقاومت منفی می شویم و با افزایش جریان ولتاژ شروع به کاهش می کند تا به ولتاژ دره (V_v ) برسد. I_p و I_v به عنوان مثال برای UJT  از نوع 2n2647 به ترتیب برابر با 2 میکروآمپر و 4 میلی آمپر می باشد. V_v در حدود 10 درصد ولتاژ V_BB می باشد.

تصویر2- منحنی جریان-ولتاژ UJT

از خاصیت مقاومت منفی UJT می توان برای ساخت نوسانسازی با خروجی تقریبا سوزنی استفاده کرد. طبق تصویر 3 خازن متصل شده به امیتر از طریق مقاومت R_E شارژ می شود. پس  از اینکه ولتاژ C_E به  ولتاژ V_P رسید UJT روشن می شود و دو پایه ی بیس را به هم وصل می کند. در این هنگام ولتاژ پایه ی B1 ،که به زمین وصل بود، بالا می رود. خازن C_E از طریق امیتر و B1 تخلیه می شود و در نتیجه UJT بلافاصله قطع می شود و ولتاژ B1 دوباره به صفر افت می کند. خازن دوباره شروع به شارژ شدن می کند و این چرخه ادامه پیدا می کند.

 

تصویر3- اسیلاتور ساخته شده توسط UJT

در طی تخلیه ی خازن یک موج سوزنی بر روی مقاومت متصل به B1 ایجاد می شود. این مقاومت را باید کوچک انتخاب کرد تا در تخلیه ی خازن ایجاد اخلال نکند. فرکانس کاری مدار بستگی به ثابت زمانی مقاوت و خازن امیتر دارد. میزان دقیقتر فرکانس را می توان با فرمول تصویر 3 محاسبه کرد. همانطور که در تصویر c3 دیده می شود با نصب یک چوک ایمپالس به جای مقاوت B1 می توان از این موج سوزنی برای فرمان دادن به یک تریستور استفاده کرد.

با نصب یک مقاومت متغیر به جای  R_Eو تغییر ثابت زمانی مدار می توان فرکانس کاری مدار را تغییر داد. در انتخاب این مقاومت باید دقت کرد. محدوده ی R_E بر اساس ولتاژ تغذیه ی مدار و مقادیر UJT تعیین می شود. با فرض ولتاژ تغذیه برابر با 10 ولت محاسبه R_E برای ترانزیستور 2n2647 در زیر آمده است.

مترجم رضاکیانی موحد

 منبع

http://www.allaboutcircuits.com/vol_3/chpt_7/8.html