EL TRANSISTOR UJT

 

El transistor UJT sin duda es un gran dispositivo de conmutación por transición conductiva, Es muy pero muy útil en circuitos y sistemas industriales donde se incluyen mecanismos de conteo como: circuitos temporizadores, circuitos osciladores, circuitos generadores de formas de onda y sistemas de control por Gate o compuerta (SCR) y por supuesto los triacs.  Este dispositivo, posee tres terminales los cuales son denominados: emisor, base 1 y base 2. La simbología y ubicaciones de las terminales se describen en la figura N°1. No se considera una muy buena idea tratar de relacionar de forma mental los nombres de las terminales de un UJT con los nombres del transistor bipolar que comúnmente conocemos. Desde el punto de vista de la operación del circuito, no hay ninguna analogía entre estos dos dispositivos de igual manera sucede con los pines de base del transistor UJT y la terminal de base del transistor bipolar. Sin embargo, estos nombres de las terminales tienen un sentido bastante particular desde el punto de vista interno que considera la acción de los portadores de carga. Sin embargo, la acción de portación de carga interna no es un asunto muy importante para los que estudiamos este dispositivo.
 
Figura 1 descripción física, circuital y esquemática de un UJT.
 
Basado en términos simples un UJT opera de la siguiente forma.

 

Cuando el voltaje entre el emisor y la base 1 (B1), VEB1 es menor que un cierto valor denominado voltaje pico Vp, el UJT en ese instante está apagado y es imposible que en este fluya una corriente de E a B1 por lo que la corriente en el emisor es cero,
Cuando VEB1 excede a Vp, en una pequeñísima cantidad, el UJT se dispara o se enciende. Cuando esto sucede, el circuito de E a B1 se convierte en prácticamente un circuito cerrado y la corriente empieza a surgir de una terminal hacia la otra. En virtualmente todos los circuitos UJT, esa ráfaga de corriente del emisor (E ) a (B1) es fugaz y el UJT inmediatamente se revierte de regreso a la condición de apagado.
Para que el UJT entre en funcionamiento, se le aplica un voltaje de corriente directa externo entre B2 y B1, siendo B2 la terminal más positiva. El voltaje entre las dos terminales de base se simboliza mediante VB2B1 más 0.6V. este porcentaje fijo se denomina. El coeficiente de separación intrínseco o simplemente Coeficiente de separación del UJT y se denomina con la letra (η)
 
Por esto, el voltaje pico se puede escribir como:
 
Donde el voltaje de encendido equivale a 0.6V y es un voltaje de corriente directa DC. Y se dá a través de la unión del silicio pn que existe entre el emisor y la base b1.
 
ejemplo: si el circuito de la figura anterior tiene un coeficiente de separación η=0.55 y un voltaje aplicado de  VB2B1 20 volts, cual es el voltaje pico?)
 
Vp= (0.55)(20V)+0.6V=11.6V
 
En definitiva, lo anterior quiere decir que VB2B1 debería exceder 11.6Volts para que se pueda disparar el UJT. De lo contrario no arrancará.
 
Observemos nuevamente el circuito de la figura 1. El capacitor debería comenzar a cargarse mediante el resistor en el instante en el que el interruptor se cierra. Si el capacitor está conectado entre Emisor (E) y base 1 (b1), cuando el voltaje del capacitor alcance 11.6V, el UJT se disparará. De esta forma habrá una acumulación de carga sobre las placas del condensador y hará que se descargue de forma rápida a través del UJT. Casi en todas las aplicaciones del UJT, la ráfaga de corriente de E a B1, representará la salida del circuito. Esta ráfaga de corriente es utilizable para hacer disparar un SCR, activar un transistor, o desarrollar un voltaje a través de una resistencia colocada en B1. 
 
CURVA CARACTERÍSTICA CORRIENTE VOLTAJE DE UN UJT
Hay una resistencia interna entre las terminales B2 y B1, dicha resistencia es de un rango equivalente de 5 a 10kΩ para la mayoría de los UJT y por efectos de análisis esta resistencia se denominará RBB. En la estructura física de este dispositivo, la terminal del emisor hace contacto con el cuerpo principal del UJT en algún lugar entre la terminal B2 y la terminal B1. De esta manera podemos decir que se crea un divisor natural de voltaje dado que Rbb se divide en dos partes que son: Rb2 y Rb1. Esta construcción la sugiere el montaje de la figura 2. El diodo que está afuera está indicando el hecho de que el emisor es de material tipo P y el cuerpo principal o la superficie principal del UJT es de tipo n. por ende se forma una unión tipo pn entre la terminal del emisor y la superficie del UJT.
El voltaje total aplicado VB2B1se divide entre las dos resistencias internas Rb2 y Rb1. La parte del voltaje que aparece a través de Rb1 está determinada por:
Es básicamente la ecuación de un divisor de voltaje en serie, aplicado al circuito de la figura 2.
Para disparar el UJT, el voltaje de E a B1 debe ser suficientemente grande para polarizar de forma directa el diodo de la figura 2 y descargar una pequeña cantidad de corriente en la terminal del emisor. El valor de VEB1 requerido para lograr esto, deberá ser igual a la suma del voltaje de encendido directo del diodo más la caída de voltaje a través de rb1 para disparar el UJT.
 Al comparar esta con la ecuación anterior, se observa que el coeficiente de separación solo es la proporción de rb1 a la resistencia total interna o.
 
 
 
figura 2. circuito equivalente UJT.
 
Figura 3. curva caracteristica UJT
 
Ejercicio: si el UJT de la figura anterior tiene una rb1 de 6.2k y una rb2 de 2.2k ¿Cuál es el coeficiente de separación?
¿Qué tan grande es el voltaje pico?
 
 
 
OSCILADORES DE RELAJACIÓN CON EL UJT.
El oscilador de relajación es el corazón de la mayoría de todos los circuitos temporizadores y osciladores de UJT. Prácticamente es el circuito que se mostró en la figura 1, con la diferencia que se añaden resistores a B1 y B2 para desarrollar las señales de salida. Estas resistencias externas son más bien pequeñas en comparación con la resistencia interna del UJT, rbb. Las resistencias externas por lo general se simbolizan como R2 y R1. En la figura 3 se proporcionan los valores de los componentes típicos para un circuito de relajación.
Cuando se aplica energía al condensador este se cargará mediante Re no sea demasiado grande. La limitación de Re existe porque una cierta cantidad de corriente minima debe entregarse desde la fuente de alimentación cd al emisor para disparar de manera exitosa al UJT, incluso cuando Vp se alcanzó. Dado que esta corriente debe llegar a la terminal de emisor por medio de Re, la resistencia de Re debe ser lo suficientemente pequeña para permitir que la corriente necesaria fluya. Esta corriente que es mínima se denomina: corriente de punto pico o corriente de pico, simbolizada como Ip y para la mayoría de los UJT es de solo unos cuantos microamperes.
La ecuación que nos ofrece el valor máximo permitido de Re, se obtiene fácilmente al aplicar la ley de ohm al circuito de emisor.
 
En La ecuación anterior Vs representa el voltaje de fuente CD. La cantidad Vs-Vp es el voltaje disponible a través de Re en el instante del disparo.
Cuando el UJT se dispara, la resistencia interna de Rb1 cae a prácticamente cero, permitiendo que un pulso de corriente fluya desde la placa superior de condensador a resistencia. Esto ocasiona que se presente un pico de voltaje en la terminal B1 como se muestra en la figura 4. Al mismo tiempo que se presente el pico positivo en la terminal B1, se presenta un pico con tendencia negativa a B2. Estp pasa debido a que la caída repentida de rb1 ocasiona una abrupta reducción en la resistencia total entre Vs y tierra, y un incremento consecuente en la corriente a través de un pico con tendencia negativa en la terminal B2.
También podemos visualizar formas de onda en forma diente de sierra como la mostrada en la figura 4. El diente de sierra no es lineal en su ascendencia, dado que el capacitor no se carga a un ritmo constante. Además, la parte inferior de la forma de onda no es exactamente de 0 volts. Los motivos son los siguientes:
1-      El voltaje emisor a base 1, nunca llega a 0 volts, solo Vv
2-      Siempre existe una cierta caída de voltaje a través de R1 debido al flujo de corriente a través del cuerpo principal del UJT. Es decir, siempre existe un circuito completo por el que puede circular la corriente fuera del terminal de alimentación CD a través de R2 del cuerpo del UJT hacia R1 y tierra.
El oscilador de relajación no debe ser demasiado grande o el UJT no es capaz de dispararse. Del mismo modo existe un punto límite en qué tan pequeña debe ser Re para asegurarse de que el UJT se apague después de dispararse. Recordar que el motivo por el cual un UJT se apaga es que el capacitor se descarga hasta el punto donde no puede entregar una corriente de emisor igual a Iv. La corriente de Valle. La implicación aquí es que el UJT tampoco debe ser capaz de consumir mucha corriente de emisor a través de Re, por tanto esta debe ser suficientemente grande para evitar el paso de una corriente igual a la de valle. Se calcula la resistencia mínima de acuerdo a esta ecuación:
 
 
que simplemente es la ley de ohm aplicada al resistor de emisor.
 
La frecuencia de oscilación de un oscilador de relajación del mostrado en la figura está determinada por la siguiente ecuación.
 

 

 

 

 
 

 

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