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    IL TRANSISTOR UJT

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    IL TRANSISTOR UJT Empty IL TRANSISTOR UJT

    Messaggio Da TOMMY's Lun Ago 18, 2008 5:36 pm

    Il transistor unigliunzione, o "UJT", è un dispositivo switching
    piuttosto particolare: ha tre terminali, ma una sola giunzione PN. Esso
    non può amplificare i segnali; può tuttavia essere usato come
    componente attivo negli oscillatori. Il transistor UJT è costituito da
    una barra di silicio con contatti ad entrambi le estremità, denominati
    Base 1 (B1) e Base 2 (B2), ed inoltre da un elettrodo in alluminio
    collegato ad un punto lungo la barra; nel punto di contatto,
    l'alluminio crea una regione di tipo P, dando origine ad una giunzione
    PN. Tale elettrodo viene chiamato "emitter" (E).



    IL TRANSISTOR UJT Thup01
    figura 1

    Normalmente la corrente fluisce da B2 a B1, determinando un gradiente di potenziale lungo la barra.
    Finchè la giunzione PN è polarizzata inversamente, scorre solo una minima corrente di fuga (IE0).
    Facendo salire la tensione applicata al terminale E, ad un certo punto
    la giunzione PN viene ad essere polarizzata in senso diretto, ed allora
    la corrente comincia a scorrere dall'emettitore nella barra di silicio.
    Si determina in tal modo un processo a valanga, che riduce
    drasticamente la resistenza fra E e B1; la corrente di emettitore
    cresce, mentre la sua tensione scende (in altre parole, la resistenza è
    diventata negativa).
    In figura 1 si vede la caratteristica Tensione/Corrente per l'emettitore.


    IL TRANSISTOR UJT Thup02
    figura 2

    Un'applicazione caratteristica del transistor UJT è il "relaxation oscillator", ovvero l'oscillatore a rilassamento.
    Il
    circuito è mostrato in figura 2; funziona ugualmente bene con una
    tensione di alimentazione di 5 volt, o con tensioni più alte, purchè
    non si superino i valori limite del transitor impiegato. Il
    funzionamento è semplice: il condensatore C (da 0,1 μF) si carica
    attraverso la resistenza R (da 10kΩ); quando la tensione raggiunge il
    valore critico,
    l'emettitore dell'UJT va in conduzione e scarica il condensatore C.
    A questo punto C ricomincia a caricarsi ed il ciclo si ripete
    all'infinito.
    Con
    i valori indicati, la frequenza di oscillazione dovrebbe essere di
    circa 1 Khz. Dall'oscillatore possono essere prelevati tre segnali:
    impulsi negativi su B2, impulsi positivi su B1, ed un dente di sega
    sull'emettitore.
    La resistenza R1 ha il solo scopo di determinare
    una caduta di tensione quando viene attraversata dalla corrente
    dell'emettitore, generando degli impulsi positivi; se tali impulsi non
    sono necessari, la resistenza può essere omessa.
    La resistenza R2
    serve a ridurre la sensibilità dell'oscillatore alla temperatura, ed ha
    un valore ottimale per ogni tipo di UJT; un valore comunemente usato è
    quello indicato, di 470 Ω.




    IL TRANSISTOR UJT Thup03
    2N2646

    Un transistor UJT una volta molto comune era il 2N2646. Adesso non è
    tanto semplice procurarsene qualche esemplare. Nell'immagine a lato
    viene riportata la sua piedinatura.

    Altri UJT sono i transistor NTE6401 ed NTE6409; hanno la stessa piedinatura del 2N2646 (e cioè i piedini si corrispondono).


    L'oscillatore di figura 2 può essere utilizzato, per esempio,
    per un'applicazione che si ricollega a quanto si è detto nella lezione
    n. 8; si era infatti parlato della possibilità di regolare la potenza
    assorbita da un carico, con una tecnica particolare, detta "tecnica ad
    impulsi". Quello che adesso vedremo nella sua realizzazione pratica, è
    un circuito detto "Pulse width modulator", e cioè modulatore della
    larghezza d'impulso.
    IL TRANSISTOR UJT Thup04
    figura 3
    Gli impulsi
    generati dal circuito si susseguono tutti alla stessa distanza l'uno
    dall'altro, e cioè con una frequenza fissa; varia però la loro
    larghezza, per cui si passa da impulsi stretti, simili a brevi guizzi,
    fino ad impulsi di larghezza tale da occupare in pratica tutto
    l'intervallo disponibile. Il circuito completo è illustrato in figura
    3; esso può essere considerato come composto da tre blocchi distinti:
    - a sinistra l'oscillatore realizzato con un transistor UJT
    - al centro un amplificatore operazionale che confronta due tensioni
    - a destra il controllo del carico o utilizzatore U, tramite un transistor di potenza TP.
    Cuore del circuito è l'amplificatore operazionale, che in questo corso
    non è ancora stato trattato. Per comprenderne la funzione in questo
    circuito, basta sapere che esso opera confrontando due tensioni: la
    prima, applicata sul piedino n. 2, è la tensione ricavata dal partitore
    R4+RV+R5, mentre la seconda è la tensione del segnale oscillante,
    prelevata dall'emettitore del transistor UJT, ed applicata sul piedino
    n. 3
    Utilizzato come si vede in questo circuito, l'amplificatore operazionale ha il seguente comportamento:
    - se la tensione sul piedino 3 è superiore a quella presente sul
    piedino 2, l'uscita (piedino 6) è a livello alto, ovvero ha una
    tensione quasi uguale a quella di alimentazione
    - se la tensione sul piedino 3 diventa anche di pochi mV inferiore a
    quella sul piedino 2, l'uscita passa a livello basso, ovvero la sua
    tensione va quasi a zero.
    Questa funzione dell'amplificatore operazionale permette di modificare
    la larghezza degli impulsi, regolando, tramite la resistenza variabile
    RV, la tensione applicata sul piedino 2, che viene detta "
    tensione di riferimento".

    IL TRANSISTOR UJT Thup05
    figura 4

    Come si vede in figura 4 A), quando la tensione di riferimento
    (regolata variando RV) è alta, solo in tratti molto brevi la tensione
    dell'oscillatore riesce a superare quella di riferimento, per cui la
    tensione in uscita dell'amplificatore operazionale andrà a livello alto
    solo per brevi istanti; man mano che la tensione di riferimento viene
    abbassata (B), si allarga il tratto in cui la tensione dell'oscillatore
    riesce a superare quella di riferimento, e quindi l'uscita
    dell'operazionale rimane a livello alto per tempi più lunghi. Ma poichè
    l'uscita dell'operazionale comanda il transistor TP, tutte le volte che
    essa è a livello alto, TP passa in conduzione, alimentando il carico
    collegato. Il risultato è che, variando l'ampiezza degli impulsi, il
    carico viene alimentato per tempi più lunghi e quindi il valore medio
    della potenza risulta maggiore.

    Un circuito come quello appena descritto può utilmente comandare degli
    utilizzatori in corrente continua, come ad esempio un motore,
    regolandone la velocità senza dar luogo ad inutile dissipazione di
    potenza, similmente a quanto avviene usando il Triac nei circuiti a
    corrente alternata.
    Per chi volesse realizzare il circuito, aggiungiamo che la tensione di
    alimentazione +V può essere di circa 12V. Come amplificatore
    operazionale va bene un comunissimo LM741 (figura sotto: guardando dal
    lato piedini, in corrispondenza della linguetta metallica si trova il
    piedino 8; quello immediatamente dopo, in senso orario, è il piedino 1
    e quindi seguono gli altri fino al 7).


    IL TRANSISTOR UJT Thup06IL TRANSISTOR UJT Thup07IL TRANSISTOR UJT Thup08
    LM741LM741
    (Piedinatura)
    2N3055
    (A destra: piedinatura vista dal lato inferiore)

    Il transistor di potenza deve essere adeguato alle caratteristiche del
    carico che si desidera comandare: un 2N3055, ad esempio, è in grado di
    sopportare correnti fino a 15 A e tensioni fra collettore ed emettitore
    di circa 60 V, per una dissipazione di potenza complessiva superiore a
    100 W.
    Nel caso che l'utilizzatore richieda tensioni diverse da quella di 12V
    che alimenta il circuito, è necessario tenere separate le due
    alimentazioni, come si vede nell'esempio della figura sotto (dove si è
    ipotizzato un carico funzionante a 50V)
    IL TRANSISTOR UJT Thup09
    Il circuito di figura 3, con alimentazione separata per l'utilizzatore







    IL PUT (Programmable Unijunction Transistor)


    Il PUT, ovvero transistor unigiunzione programmabile, in effetti non è
    un transistor unigiunzione, ma un dispositivo a quattro strati PNPN che
    può essere fatto funzionare come un UJT (in effetti i PUT hanno
    sostituito gli UJT, che in pratica sono usciti di produzione). Gli
    elettrodi del PUT sono l'anodo (A), il catodo (K) ed il gate (G); il
    suo simbolo è quello che appare nel circuito di destra di figura 5.



    IL TRANSISTOR UJT Thup10
    figura 5


    Come si vede nello schema a sinistra di figura 5, alla regione N situata in alto viene applicata una tensione Vs ottenuta tramite il partitore resistivo formato da R1 ed R2.
    Tale tensione polarizza inversamente la giunzione PN intermedia, per
    cui non fluisce corrente dall'anodo al catodo. Se la tensione applicata
    all'anodo sale oltre il valore Vs, si determina, similmente
    a quanto visto per l'SCR, il breakdown della giunzione PNPN ed il
    passaggio della corrente fra l'anodo ed il catodo. Il PUT viene
    definito "programmabile" perchè consente di scegliere a piacere
    (tramite il partitore R1- R2) la tensione critica Vs.
    Nel circuito che si vede in figura 5 a destra, le oscillazioni si
    determinano quando il condensatore da 0,01 μF si carica attraverso la
    resistenza R (100kΩ) e si scarica attraverso il PUT. La resistenza R
    deve essere sufficientemente grande da limitare la corrente ad un
    valore inferiore ad IvA> Iv, il transistor si trova a funzionare nella regione di stabilità, e quindi non si generano oscillazioni.
    (vedere caratteristica al centro); in caso contrario, per I
    A> Iv, il transistor si trova a funzionare nella regione di stabilità, e quindi non si generano oscillazioni.

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