Transistor uniunión

Símbolo del UJT.

El transistor uniunión (en inglés UJT: UniJuntion Transistor) es un tipo de tiristor que contiene

dos zonas semiconductoras. Tiene tres terminales denominados emisor ( ), base uno ( ) y base dos (

). Está formado por una barra semiconductora tipo N, entre los terminales , en la que se

difunde una región tipo P+, el emisor, en algún punto a lo largo de la barra, lo que determina el valor del

parámetro η, standoff ratio, conocido como razón de resistencias o factor intrínseco.

[editar]Construcción

Estructura

Circuito equivalente

Consiste en una placa de material ligeramente dopado de silicio tipo-n. Los dos contactos de base se unen

a los extremos de esta superficie tipo n. Estos se indican como y respectivamente. Un material de

tipo p se utiliza para formar una juntura p-n en el límite de la varilla de aluminio y la placa de silicio tipo

n. El tercer terminal llamado emisor ( ) se hace a partir de este material tipo-p. El tipo n está

ligeramente contaminado, mientras que el de tipo p está fuertemente contaminado. Como el tipo n está

ligeramente dopado, ofrece una alta resistencia mientras que el material tipo p, ofrece baja resistividad

puesto que está fuertemente contaminado.

[editar]Características

Fijándose en la curva característica del UJT se puede notar que cuando el voltaje sobrepasa un

valor de ruptura, el UJT presenta un fenómeno de modulación de resistencia que, al aumentar la

corriente que pasa por el dispositivo, la resistencia de esta baja y por ello, también baja el voltaje en el

dispositivo, esta región se llama región de resistencia negativa, este es un proceso realimentado

positivamente, por lo que esta región no es estable, lo que lo hace excelente para conmutar, para circuitos

de disparo de tiristores y en osciladores de relajación.

[editar]Operación

El UJT se polariza normalmente según se vé en su curva de polarización. La base se lleva a una

tensión positiva (5V≤VBB≤30V). Por la resistencia circula entonces una corriente :

El cátodo del diodo emisor se encuentra a una tensión:

El diodo puede presentar una polarización inversa si es inferior a por lo que se presentará una

corriente de fuga muy pequeña. Por otro lado si es superior , el diodo queda polarizado

directamente y por ende circula una corriente formada por portadores minoritarios que son

depositados en . Esta se anula disminuyendo su valor; por esto la tensión disminuye también,

ahora si bien si es constante, debe aumentar, lo que disminuye aún más a .

El Transistor UJT (UniJunction Transistor)

Muy importante: No es un FET

El transistor UJT (transistor de unijuntura - Unijunction transistor) es un dispositivo con un funcionamiento diferente al de otros transistores. Es un dispositivo de disparo. Es un dispositivo que consiste de una sola unión PN

Físicamente el UJT consiste de unabarra de material tipo N con conexiones eléctricas a sus dos extremos (B1 y B2) y de una conexión hecha con un conductor de aluminio (E) en alguna parte a lo largo de la barra de material N.

En el lugar de unión el aluminio crea una región tipo P en la barra, formando así una unión PN. Ver el siguiente gráfico

Como se dijo antes este es un dispositivo de disparo. El disparo ocurre entre el Emisor y la Base1 y el voltaje al que ocurre este disparo está dado por la fórmula: Voltaje de disparo = Vp = 0.7 + n x VB2B1

Donde:- n = intrinsic standoff radio (dato del fabricante)- VB2B1 = Voltaje entre las dos bases

La fórmula es aproximada porque el valor establecido en 0.7 puedevariar de 0.4 a 0.7 dependiendo del dispositivo y la temperatura.

Dos ejemplos sencillos

1.- Un UJT 2N4870 tiene unn = 0.63 y 24 voltios entre B2 y B1.Cuál es el voltaje de disparo aproximado?

Voltaje de disparo = Vp =0.7 + (0.63 x 24) = 15.8 Voltios

2.- Un UJT 2N4870 tiene unn = 0.68 y 12 voltios entre B2 y B1.Cuál es el voltaje de disparo aproximado?

Voltaje de disparo = Vp =0.7 + (0.68 x 12) = 8.86 Voltios.

Notas:- Un dato adicional que nos da el fabricante es la corriente necesaria que debe haber entre E y B1 para que el UJT se dispare = Ip.- Es importante hacer notar que también se ha construido el UJT donde la barra es de material tipo P (muy poco). Se le conoce como el CUJT o UJT complementario. Este se comporta de igual forma que el UJT pero con las polaridades de las tensiones al revés

TRANSISTOR POTENCIA UJT

El transistor UJT (transistor de unijuntura - Unijunction transistor) es un dispositivo con un funcionamiento diferente al de otros transistores. Es un dispositivo de disparo. Es un dispositivo que consiste de una sola unión PN

Físicamente el UJT consiste de una barra de material tipo N con conexiones eléctricas a sus dos extremos (B1 y B2) y de una conexión hecha con un conductor de aluminio (E) en alguna parte a lo largo de la barra de material N.

En el lugar de unión el aluminio crea una región tipo P en la barra, formando así una unión PN.

Como se dijo antes este es un dispositivo de disparo. El disparo ocurre entre el Emisor y la Base1 y el voltaje al que ocurre este disparo está dado por la fórmula: Voltaje de disparo = Vp = 0.7 + n x VB2B1

Donde:- n = intrinsic standoff radio (dato del fabricante)- VB2B1 = Voltaje entre las dos bases

La fórmula es aproximada porque el valor establecido en 0.7 puede variar de 0.4 a 0.7 dependiendo del dispositivo y la temperatura.

Dos ejemplos sencillos

1.- Un UJT 2N4870 tiene un n = 0.63 y 24 voltios entre B2 y B1.Cuál es el voltaje de disparo aproximado?Voltaje de disparo = Vp = 0.7 + (0.63 x 24) = 15.8 Voltios

2.- Un UJT 2N4870 tiene un n = 0.68 y 12 voltios entre B2 y B1.Cuál es el voltaje de disparo aproximado?Voltaje de disparo = Vp = 0.7 + (0.68 x 12) = 8.86 Voltios.

Nota:- Un dato adicional que nos da el fabricante es la corriente necesaria que debe haber entre E y B1 para que el UJT se dispare = Ip.- Es importante hacer notar que también se ha construido el UJT donde la barra es de material tipo P (muy poco). Se le conoce como el CUJT o UJT complementario. Este se comporta de igual forma que el

UJT pero con las polaridades de las tensiones al revés

TRANSISTOR MONOUNION UJT

El transistor monounión (UJT) se utiliza generalmente para generar señales de disparo en los SCR. En la fig.5 se muestra un circuito básico de disparo UJT. Un UJT tiene tres terminales, conocidas como emisor E, base1 B1 y base2 B2. Entre B1 y B2 la monounión tiene las características de una resistencia ordinaria (la resistencia entre bases RBB teniendo valores en el rango de 4.7 y 9.1 K). Cuando se aplica el voltaje de alimentación Vs en cd, se carga el capacitor C a través de la resistencia R, dado que el circuito emisor del UJT está en estado abierto. La constante de tiempo del circuito de carga es T1=RC. Cuando el voltaje del emisor VE, el mismo que el voltaje del capacitor llega a un valor pico Vp, se activa el UJT y el capacitor se descarga a través de RB1 a una velocidad determinada por la constante de tiempo T2=RB1C. T2 es mucho menor que T1. Cuando el voltaje del emisor VE se reduce al punto del valle Vv, el emisor deja de conducir, se desactiva el UJT y se repite el ciclo de carga.El voltaje de disparo VB1 debe diseñarse lo suficientemente grande como para activar el SCR. El periodo de oscilación, T, es totalmente independiente del voltaje de alimentación Vs y está dado por:T = 1/f = RC ln 1/1-n

El transistor de Unijuntura (UJT)

Este dispositivo se utiliza, fundamentalmente, como generador de pulsos de disparo para SCR y TRIACs.

El UJT es un componente que posee tres terminales: dos bases y un emisor, tal como se muestra en la siguiente figura:

En la figura se puede apreciar la constitución de un UJT, que en realidad está compuesto solamente por dos cristales. Al cristal P se le contamina con una gran cantidad de impurezas, presentando en su estructura un número elevado de huecos. Sin embargo, al cristal N se le dopa con muy pocas impurezas, por lo que existen muy pocos electrones libres en su estructura. Esto hace que la resistencia entre las dos bases RBB sea muy alta cuando el diodo del emisor no conduce. Para entender mejor cómo funciona este dispositivo, vamos a valernos del circuito equivalente de la figura siguiente:

R1 y R2 equivalen a la resistencia de los tramos de cristal N comprendidos entre los terminales de las bases. El diodo D equivale a la unión formada por los cristales P-N entre el terminal del emisor y el cristal N.

Mientras el diodo del emisor no entre en conducción, la resistencia entre bases es igual a:

Si en estas condiciones aplicamos una tensión de alimentación VBB entre las dos bases, la tensión que aparece entre el emisor y la base será la que corresponda en el circuito equivalente a R1; es decir, en el divisor de tensión se cumplirá que:

Si llamamos =Rη 1/RBB, la ecuación queda: V1 = Vη BB.El término representa la relación intrínseca existente entre las tensiones Vη 1 y VBB.

Así, por ejemplo, si un UJT posee una relación intrínseca característica igual a 0,85 y queremos determinar la tensión que aparecerá entre el terminal de emisor y la base 1 al aplicar 12V entre bases, bastará con operar de la siguiente forma:

Al valor de V1 se le conoce como tensión intrínseca, y es aquélla que hay que aplicar para que el diodo comience a conducir. En nuestro ejemplo, si aplicamos una tensión de 8V al emisor, éste no conducirá, ya que en el cátodo del diodo D existe un potencial positivo de 10,2V correspondiente a la tensión intrínseca, por lo que dicho diodo permanecerá polarizado inversamente. Sin embargo, si aplicamos una tensión superior a 10,9V (los 10,2V de V1 más 0,7V de la tensión de barrera del diodo D), el diodo comenzará a conducir, produciéndose el disparo o encendido del UJT. En resumen, para conseguir que el UJT entre en estado de conducción es necesario aplicar al emisor una tensión superior a la intrínseca.Una vez que conseguimos que el diodo conduzca, por efecto de una tensión de polarización directa del emisor respecto a la base 1, los portadores mayoritarios del cristal P (huecos) inundan el tramo de cristal de tipo N comprendido entre el emisor y dicha base (recordar que el cristal P está fuertemente contaminado con impurezas y el N débilmente). Este efecto produce una disminución repentina de la resistencia R1 y, con ella, una reducción de la caída de tensión en la base 1 respecto del emisor, lo que hace que la corriente de emisor aumente considerablemente.

Mientras la corriente de emisor sea superior a la de mantenimiento (Iv), el diodo permanecerá en conducción como si de un biestable se tratase. Esta corriente se especifica normalmente en las hojas de características y suele ser del orden de 5mA.En la figura de la derecha, se muestra el aspecto de una de las curvas características de un UJT. Vp(punto Q1) nos indica la tensión pico que hay que aplicar al emisor para provocar el estado de encendido del UJT (recordar que Vp = V1 + 0,7). Una vez superada esta tensión, la corriente del emisor aumenta (se hace mayor que Ip), provocándose el descebado del UJT cuando la corriente de mantenimiento es inferior a la de mantenimiento Iv (punto Q2).Aplicaciones del UJT

Una de las aplicaciones del UJT más común es como generador de pulsos en diente de sierra. Estos pulsos resultan muy útiles para controlar el disparo de la puerta de TRIACS y SCR.

En la siguiente figura, se muestra el esquema de uno de estos circuitos.

Su funcionamiento es como sigue: Al aplicar una tensión VCC al circuito serie R-C, formado por la resistencia variable RS y el condensador CS, dicho condensador comienza a cargarse. Como este condensador está conectado al emisor, cuando se supere la tensión intrínseca, el UJT entrará en conducción. Debido a que el valor óhmico de la resistencia R1 es muy pequeño, el condensador se descargará rápidamente, y en el terminal de B1aparecerá un impulso de tensión. Al disminuir la corriente de descarga del condensador, sobre el emisor del UJT, por debajo de la de mantenimiento, éste se desceba y comienza otro nuevo ciclo de carga y descarga del condensador. Así, se consigue que en el terminal de la base 1 aparezca una señal pulsante en forma de diente de sierra, que puede utilizarse para controlar los tiempos de disparo de un SCR o de un TRIAC. Para regular el tiempo de disparo es suficiente con modificar el valor óhmico de la resistencia variable RS, ya que de ésta depende la constante de tiempo de carga del condensador.

En la siguiente figura, se muestra una típica aplicación del generador de pulsos de diente de sierra con UJT para controlar el disparo de un SCR. Mediante este circuito controlamos la velocidad de un motor serie (o de cualquier otro tipo de carga: estufas, lámparas, etc) gracias a la regulación de la corriente que realiza sobre medio ciclo del SCR. Para controlar la velocidad del motor, basta con modificar la frecuencia de los pulsos en dientes de sierra, lo cual se consigue variando el valor del potenciómetro RS.

El transistor UJT o de uni-unión El transistor de uni-unión (unijunction transistor) o UJT esta constituido por dos regiones

contaminadas con tres terminales externos: dos bases y un emisor. En la figura 12.21.a aparece la estructura física de este dispositivo. El emisor esta fuertemente dopado con impurezas p y la región n débilmente dopado con n. Por ello, la resistencia entre las dos bases, RBB o resistencia interbase, es elevada (de 5 a 10KΩestando el emisor abierto).

El modelo equivalente representado en la figura 12.21.b esta constituido por un diodo que excita la unión de dos resistencias internas, R1 y R2, que verifican RBB=R1+R2. Cuando el diodo no conduce, la caída de tensión en R1 (V1) se puede expresar como

(12.10) en donde VB2B1 es la diferencia de tensión entre las bases del UJT y es el factor de división de tensión conocido como relación intrínseca. El modelo de este dispositivo utilizando transistores se muestra en la figura 12.21.c, cuya estructura es muy similar a un diodo de cuatro capas. Cuando entra en conducción los transistores la caída de tensión en R1 es muy baja. El símbolo del UJT se muestra en la figura 12.21.d.

Figura 12.21. Transistor UJT. a) Estructura física, b) modelo equivalente,c) circuito equivalente y d) símbolo. Funcionamiento de un UJT

El funcionamiento de un UJT es muy similar al de un SCR. En la grafica de la figura 12.22 se describe las características eléctricas de este dispositivo a través de la relación de la tensión de emisor (VE) con la corriente de emisor (IE). Se definen dos puntos críticos: punto de pico o peak-point (VP, IP) y punto de valle o valley-point (VV, IV), ambos verifican la condición de dVE/dIE=0. Estos puntos a su vez definen tres regiones de operación: región de corte, región de resistencia negativa y región de saturación, que se detallan a continuación:

Figura 12.22. Características eléctricas de un UJT. Región de corte. En esta región, la tensión de emisor es baja de forma que la tensión intrínseca mantiene polarizado inversamente el diodo emisor. La corriente de emisor es muy baja y se verifica que VE<VP e IE < IP. Esta tensión de pico en el UJT viene definida por la siguiente ecuación

(12.11) donde la VF varia entre 0.35 V a 0.7 V con un valor típico de 0.5 V. Por ejemplo, para el 2N2646 es de 0.49V a 25ºC. El UJT en esta región se comporta como un elemento resistivo lineal entre las dos bases de valor RBB. Región de resistencia negativa. Si la tensión de emisor es suficiente para polarizar el diodo de emisor, es decir, VE=VP entonces el diodo entra en conducción e inyecta huecos a B1 disminuyendo bruscamente la resistencia R1 debido a procesos de recombinación. Desde el emisor, se observa como el UJT disminuye su resistencia interna con un comportamiento similar a la de una resistencia negativa (dVE/dIE < 0). En esta región, la corriente de emisor esta comprendida entre la corriente de pico y de valle (IP< IE< IV). Región de saturación. Esta zona es similar a la zona activa de un tiristor con unas corrientes y tensiones de mantenimiento (punto de valle) y una relación lineal de muy baja resistencia entre la tensión y la corriente de emisor. En esta región, la corriente de emisor es mayor que la corriente de valle (IE > IV). Si no se verifica las condiciones del punto de valle, el UJT entrara de forma natural a la región de corte.

En la figura 12.22 también se observa una curva de tipo exponencial que relaciona la VE y la IE cuando la base B2 se encuentra al aire (IB2=0). Esta curva tiene una forma similar a la característica eléctrica de un diodo y representa el comportamiento del diodo de emisor.

El Transistor de Unijuntura UJT

Las características que se presentan en el UJT lo hacen útil en circuitos de aplicación industrial, como son circuitos de tiempo (timers), osciladores, generadores de onda, y circuitos de disparo para SCRs y TRIACs. El UJT es un dispositivo de una sola unión PN, dispone de dos regiones contaminadas y tres terminales externas. Tiene un sólo emisor y dos bases. La representación física del UJT se muestra en la figura 1.

Figura 1.- Representación física y símbolo del UJT

El emisor se dopa fuertemente, mientras que en la región de las bases se deposita una ligera contaminación, bajo estas condiciones, se hace presente una región de resistencia negativa, y aparecen dos estados de funcionamiento bien definidos, correspondientes al estado de bloqueo y al estado de

conducción. Para comprender el funcionamiento del dispositivo UJT, se recurre a su circuito equivalente, que se muestra en la figura 2.

Figura 2.- Circuito equivalente del UJT

Las resistencias Rb1 y Rb2 constituyen la resistencia de la barra de silicio, siendo Rbb la suma de las dos resistencias, es decir, la resistencia total:

Rbb = Rb1 + Rb2, siempre se cumple que Rb1 Rb2

A Rbb se le denomina “resistencia interbase”, y es la resistencia óhmica que se presenta en las terminales B1 y B2 cuando no circula ninguna corriente por el emisor. En términos generales el parámetro Rbb es variable entre los valores de 5 k a 10 k. El diodo D es el equivalente a una unión emisor-base, presenta un voltaje umbral desde 0.4 volts hasta 0.7 volts. Si la tensión que se aplica en el emisor del dispositivo UJT, con un valor igual a Vbb, sobre la resistencia Rb1, el punto A, aparece un voltaje que lo determina la ecuación;

Va = Vbb Rb1/Rbb = n Vbb n = Rb1/(Rb1 + Rb2)

En donde “n” se conoce como factor intrínseco, produce una variación que comprende desde 0.5 hasta 0.8, lo cual significa que Rb1 es igual o hasta cuatro veces el valor de Rb2. La tensión Va se conoce como voltaje intrínseco y es la que polariza inversamente al diodo emisor, al no existir una señal en la entrada.

Al aplicarse la tensión Ve en el emisor, el transistor permanece bloqueado hasta tanto no se alcance el voltaje pico Vp, el cual está dado por la siguiente expresión:

Vp = Vd + Va = Vd + n Vbb

Cuando el diodo de emisor entra en conducción, porque la región P está fuertemente contaminada y la región N no, se inyecta huecos a la parte inferior del UJT. La ligera contaminación de esta región proporciona un tiempo de vida largo para los huecos, se produce una trayectoria de conducción entre emisor y la base B1. Al fluir corriente por B1, la resistencia Rb1 disminuye, efectuándose modulación de conductividad. Al disminuir esta resistencia, la tensión Va disminuye y se obtiene una mayor inyección de corriente de emisor. La disminución de tensión y aumento de corriente representa una región de

resistencia negativa, se alcanzan valores hasta 100 k para bajos niveles de corriente. En la figura 3 se

muestra la curva característica del UJT.

Figura 3.- Curva característica del UJT

Si los niveles de voltaje que se aplican al emisor son menores que Vp, el diodo D se encuentra inversamente polarizado, y circula una corriente menor inversa de juntura. Al hacerse la tensión Ve igual a Vp, el diodo conduce, iniciándose la trayectoria en la curva de la región de resistencia negativa y con una corriente Ip. Por el fenómeno de modulación de conductividad, la corriente empieza a crecer mientras el voltaje disminuye hasta que finalmente se llega a saturación, la resistencia Rb1 se hace constante con valor Rs (aproximadamente 5 - 30 ), a valores bajos de tensión y niveles altos de corriente, se termina la región de resistencia negativa y empieza la región de saturación. Sobre la característica tensión-corriente se destacan tres zonas de trabajo y funcionamiento:

o Región de bloqueo: el diodo se encuentra inversamente polarizado, la corriente Ie es menor que Ip.

o Región de resistencia negativa: los valores de corriente están entre Ip e Iv.

o Región de saturación: en esta región la resistencia es positiva, teniéndose niveles de corriente por encima de Iv.

Estabilización del UJTLas características más importantes del UJT se resumen en la ecuación:

Vp = Vd + n Vbb

En aplicaciones que utilizan osciladores y circuitos temporizadores no es conveniente tener variaciones en el valor Vp, la exactitud de esos circuitos depende de la invariabilidad de Vp, además, Vd y n son parámetros dependientes de la temperatura, entonces es necesario estudiar su incidencia sobre Vp. Vd disminuye al aumentar la temperatura, esta variación es del orden de -2mV/°C. El valor de n también disminuye, en grado inapreciable con el aumento de temperatura:

n = Rb1/(Rb1 + Rb2) = Rb1/Rbb

El valor de Rbb es dependiente de la temperatura, ya que es la resistencia de un material semiconductor. Su efecto en la tensión Va es despreciable, este valor depende de n y la variación de n es despreciable. Para compensar variaciones en el diodo, se conecta una resistencia R2 externa en serie con Rb2, a la terminal B2 . Bajo estas condiciones se tiene:

Va = Vbb Rb1/(Rb1 + Rb2 + R2)

Va = Vbb Rb1/(Rbb + R2); dividiendo entre Rbb,

Va = n Vbb/(1 + (R2/Rbb))

Si la temperatura baja, Rbb baja, el factor R2/Rbb sube y por consiguiente Va baja. Si la temperatura sube, Rbb sube, el factor R2/Rbb baja y por consiguiente Va sube. Se observa que las variaciones de Vd se compensan con las variaciones de Va, porque ocurren en sentido opuesto, de esta forma se mantiene el valor de Vp. Con un rango de trabajo para la fuente de polarización Vbb comprende entre 10 y 35 volts, se obtiene que R2 varía entre 50 y 1 k. Se determinan por experimentación, los siguientes valores para compensación:

R2 = 100 para trabajo entre -55°C y 25°C

R2 = 400 para trabajo entre 25°C y 100°C

En términos generales se obtiene una buena compensación con R2 = 100.Impedancia de Carga del UJTLas tres terminales del UJT se usan para obtener una señal de salida, la conexión que más se utiliza es la terminal de la base B1, entonces se necesita adicionar una resistencia R1 externa como se muestra en la figura 4. El valor de R1 es de valores típicos de 100, la señal que se obtiene se aplica en generadores de pulsos de disparo.

Figura 4.- Resistencias externas al UJTAplicaciones del UJTEl oscilador de relajación; Se utiliza en timers y circuitos osciladores. La figura 5 muestra un circuito típico de un UJT, una red Re Ce, las resistencias de carga y compensación R1 y R2, así como las formas de onda que se observa en cada terminal. El circuito trabaja de la siguiente forma: Al encender la alimentación, el condensador Ce se carga a través de Re hasta alcanzar el nivel Vp. En este punto, el UJT entra en conducción la resistencia Rb1 tiende a disminuir hasta un valor cercano a cero, se genera un pulso de corriente que corresponde a la descarga del condensador, esa corriente fluye por R1 y se desarrolla un pulso de voltaje en la terminal B1. Simultáneamente que aparece un pico positivo en B1, aparece otro negativo en B2. Esto sucede porque la caída de tensión en Rb1 provoca una reducción en la

resistencia total entre Vbb y tierra, y consecuentemente un incremento en la corriente por R2, se provoca una mayor caída a través de R2 creándose un pico de voltaje negativo en el terminal B2.

Figura 5.- Oscilador de Relajación con UJT

En el terminal de emisor, se desarrolla una señal diente de sierra, la cual no es totalmente lineal debido a la carga exponencial del condensador puesto que este no se carga a una rata constante. Por otro lado, la parte baja de la señal no es exactamente cero voltios. Hay dos razones para que esto ocurra:

o - El voltaje emisor-base B1 jamás alcanza el valor cero, sino el voltaje de valle Vv.

o - Hay siempre alguna caída de voltaje a través de R1, debido a la corriente que fluye a través del UJT.

Asumiendo que el condensador está inicialmente descargado, al aplicarse la tensión de polarización, este trata de cargarse hasta el valor de fuente con una constante de tiempo dada por ReCe. Cuando el voltaje sobre el condensador se hace igual al valor Vp del UJT, éste se dispara, entrando en conducción, aumentando la corriente de emisor y disminuyendo la tensión, o sea que el condensador empieza a descargarse a través de la baja impedancia que ve entre emisor y tierra. La constante de descarga será aproximadamente R'Ce, donde R' es la suma de R1 y la resistencia del diodo. Es claro que la constante de carga es mucho mayor que la de descarga. Cuando el condensador se descarga, entra de nuevo el UJT en la región de bloqueo puesto que la tensión en el terminal de emisor se hace menor que el voltaje Vp. Al iniciarse nuevamente el proceso, se repite el ciclo. Puesto que el circuito anterior es un oscilador a resistencia negativa, es necesario cumplir con la condición general impuesta para este tipo de circuitos, y es que la línea de carga corte la característica en su región de resistencia negativa. La ecuación de la línea de carga está dada por:

Vbb = Re Ie + Ve

Dependiendo del valor de Re, se pueden obtener varias curvas:

-Sea Re = Re1 = valor grande de resistencia

Si Ve = 0 entonces Ie = Vbb/Rmáx

Si Ie = 0 entonces Ve = Vbb

Con estas dos ecuaciones límites se puede trazar la recta de carga. Es claro que si Re1 es elevado el valor de Ie tiende a cero. Bajo estas condiciones dicha línea de carga cortaría la curva característica en la región de bloqueo.

-Sea Re = Re2 = valor bajo de resistencia

Si Ve = 0 entonces Ie = Vbb/Rmín

Si Ie = 0 entonces Ve = Vbb

Con estas dos ecuaciones límites se puede trazar la recta de carga. Es claro que si Re2 es bajo el valor de Ie tiende a ser elevado. Bajo estas condiciones dicha línea de carga cortaría la curva característica en la región de saturación.

-Sea Re = Re3 = un valor medio de resistencia

Si Ve = 0 entonces Ie = Vbb/Re3

Si Ie = 0 entonces Ve = Vbb

Figura 6.- Rectas de carga del UJTCon estas dos ecuaciones límites se puede trazar la recta de carga. Bajo estas condiciones dicha línea de carga cortaría la curva característica en la región de resistencia negativa. En la figura 6 pueden apreciarse esta serie de situaciones. En términos generales se tendría:

Remín Re Remáx

El valor de Remáx debe ser tal que permita obtener el nivel mínimo de corriente, o sea Ip. Por lo tanto la ecuación se transformaría en:

Vbb = Remáx Ip + Vp

Remáx = (Vbb - Vp)/Ip

Por otro lado, el valor de Remín debe ser tal que permita obtener el nivel máximo de corriente, o sea Iv. Por lo tanto la ecuación se transformaría en:

Vbb = Remín Iv + Vv

Remín = (Vbb - Vv)/Iv

En términos generales el valor de Re está comprendido entre 3 k y 3 M, y el condensador varía

entre .01 µF y .5 µF. El período de oscilación está dado por la expresión:

T = Re Ce ln (1/(1-n))

Esta ecuación proviene de la expresión de carga del condensador:

Vc(t) = Vf + (Vi - Vf) e(-t/ReCe)

Vc(t) = Vbb (1 - e(-t/ReCe))

en t = T Vc(t) = Vp, reemplazando estos valores:

T = Re Ce ln (Vbb/(Vbb - Vp))

Vp = Vd + n Vbb = n Vbb

T = Re Ce ln (1/(1-n))

EjemploDado un oscilador de relajación con UJT que trabaja con una relación intrínseca n = .7 y con Re = 100 k y Ce = .5 µF, calcular el período y la frecuencia de trabajo, así como el voltaje Vp de disparo suponiendo una fuente de polarización de 20 voltios.

T = 100 k .5 µF ln (1/(1-.7))

T = 60 ms

f = 1/T = 1/60 =16.6 Hz

Vp = Vd + nVbb = .6 + .7 20 = 14.6 v