DEFINICIN DEL UJT El transistor de uni-unin (unijunction transistor) o UJT est constituido por dos regiones contaminadas con tres terminales externos: dos bases y un emisor. En la figura 1-a aparece la estructura fsica de este dispositivo. El emisor est fuertem ente dopado con impurezas p y la regin n dbilmente dopado con n. Por ello, la resi stencia entre las dos bases, RBB o resistencia interbase, es elevada (de 5 a 10K estando el emisor abierto). El modelo equivalente representado en la figura 1-b est constituido por un diodo que excita la unin de dos resistencias internas, R1 y R2, que verifican RBB=R1+R2 . Cuando el diodo no conduce, la cada de tensin en R1 (V1) se puede expresar como: En donde VB2B1 es la diferencia de tensin entre las bases del UJT y es el factor de divisin de tensin conocido como relacin intrnseca. El modelo de este dispositivo utilizando transistores se muestra en la figura 1-c, cuya estructura es muy sim ilar a un diodo de cuatro capas. Cuando entra en conduccin los transistores la cad a de tensin en R1 es muy baja. El smbolo del UJT se muestra en la figura 1-d. Figura 1. Transistor UJT. a) Estructura fsica, b) modelo equivalente, c) circuito equivalente y d) smbolo. Figura 2. Curva caracterstica voltaje versus corriente de un UJT. Los cuatro puntos importantes en esta curva se denominan voltaje de pico (Vp), c orriente de pico (Ip), del voltaje de valle (Vv), y corriente de valle (Iv). donde: Vs = es el valor del voltaje de alimentacin. Vp = valor obtenido dependiendo de los parmetro del UJT en particular Ip = dato d el fabricante Vv =dato del fabricante. TEORA DE OPERACIN DEL UJT Desde el punto de vista del funcionamiento, no hay similitud entre el emisor de un UJT y el emisor de un transistor bipolar. Lo mismo sucede con los terminales de base del UJT y con los del transmisor bipolar. En realidad, losas nombres de losas terminales obedecen a su funcionamiento interno, el cual considera la accin de los portadores de carga, pero el funcionamiento interno del dispositivo. El UJT funciona de la siguiente manera: a) Cuando el voltaje entre emisor y base 1, VEB es menor que un cierto valo r denominado voltaje pico Vp, el UJT est cortado desactivado, y no puede fluir co rriente de E a B1 (IE = 0). Figura 3. (a) Smbolo esquemtico y nombre de los terminales del UJT. (b) Un UJT con ectado en un circuito simple. Esta figura muestra la corriente de emisor IE, el voltaje emisor a base VEB y el voltaje de base2 a base 1 VB2B1. b) Cuando VEB1 sobrepasa a Vp en una pequea cantidad, el UJT se dispara o co nduce. Cuando esto sucede, el circuito E a B1 es prcticamente un cortocircuito, y la corriente fluye instantneamente de un terminal a otro. En la mayora de los cir cuitos con UJT, el pulso de corriente de E a B1 es de corta duracin, y el UJT rpid amente regresa al estado de corte. Como se muestra en la figura 3-b, una fuente DC de externa est aplicada entre B2 y B1, siendo B2 el terminal ms positivo. Como se indica, el voltaje entre los dos terminales de base se simboliza por VB2B1. Para un tipo de dado de UJT, el volt aje de pico Vp es un cierto porcentaje fijo del valor de VB2B1, ms 0,6V. este por centaje fijo se denomina la relacin intrnseca entre contactos, o simplemente la re lacin entre contactos, del UJT, y se simboliza por . Por lo tanto, el voltaje de pico de un UJT puede escribirse como: donde los 0,6V corresponden a la cada de voltaje en sentido directo de la unin pn de silicio que existe entre emisor y base1. CIRCUITO DE RELAJACIN CON UJTCircuito que sirve para generar seales para dispositivos de control de potencia c omo Tiristores o TRIACs. Figura 4. Circuito oscilador de relajacin. El capacitor se carga hasta llegar al voltaje de disparo del transistor UJT, cua ndo esto sucede este se descarga a travs de la unin E-B1. El capacitor se descarga hasta que llega a un voltaje que se llama de valle (Vv) de aproximadamente 2.5Voltios. Con este voltaje el transistor UJT se apaga (deja de conducir entre E y B1) y el capacitor inicia su carga otra vez. (Ver la lnea grs en el siguiente grfico). Figura 5. Grfica del voltaje en el capacitador y la resistencia R3. El grfico de lnea negra representa el voltaje que aparece en el resistor R3 (conec tado entre B1 y tierra) cuando el capacitor se descarga. Si se desea variar la frecuencia de oscilacin se puede modificar tanto el capacit or C como el resistor R1. R2 y R3 tambin son importantes para encontrar la frecue ncia de oscilacin. La frecuencia de oscilacin est aproximadamente dada por: F = 1/R1C Es muy importante saber que R1 debe tener valores que deben estar entre lmites ac eptables para que el circuito pueda oscilar. Estos valores se obtienen con las s iguientes frmulas: R1 mximo = (Vs - Vp) / Ip R1 mnimo = (Vs - Vv) / Iv CIRCUITO DE TIEMPO CON UJT Rel temporizado con UJT La figura 6, muestra un ejemplo de un circuito de tiempo con UJT para retardar l a accin de un rel. En este circuito, la alimentacin de voltaje se aplica a la carga cuando acciona el rel CR. Esto ocurrir un cierto tiempo (ajustable) despus de cerr arse el switche SW. El retardo se ajusta, ajustando RE. Cuando SW se cierra, se aplican los 24V al extremo superior de R3, una cierta ca ntidad de corriente comienza a fluir sobre hacia la bobina del rel CR. R3 se ha c alculado de tal manera que su corriente no es lo suficiente para accionar al rel, pero es lo suficientemente grande para mantenerlo energizado una vez que haya a ccionado. Esto es posible debido a que la corriente de mantenimiento es generalm ente la mitad de la corriente necesaria para accionarlo. Es decir, la bobina de un rel, la cual requiere una corriente de 0.5 para mover la armadura y de hecho co nmutar losange contactos, requerir solamente 0.25A para mantener el cierre de los as contactos. El condensador CE se carga a travs de REF y del potencimetro REV. Cuando CE alcan za un alto voltaje suficiente, el UJT se dispara llevando la carga del condensad or hacia la bobina del rel CR. El pulso de corriente en la bobina cesa casi inmed iatamente, pero ahora la corriente por R3 es suficiente para mantener energizado el rel. El contacto N.A de CR se cierra y aplica la alimentacin a la carga. El ti empo de retardo est dado por la ecuacin: Figura 6. Circuito de tiempo con UJT. El rel CR se acciona tiempo despus del cierr e del interruptor. El tiempo de retardo puede variarse por medio del potencimetro REV. CIRCUITO DE DISPARO DE UN SCR MEDIANTE EL USO DEL UJT El UJT es el dispositivo ideal para el disparo de los SCR. La mayora de los princ ipios de disparo del UJT con un SCR se aplican igualmente bien a los triacs. Hay varias razones para la compatibilidad entre los UJT y los SCR: El UJT produce una salida tipo pulso ideal para activar un SCR sin que se exceda la capacidad de disipacin de potencia del mismo. El punto de disparo del UJT es estable en un amplio rango, anulando la inestabi lidad de temperatura en un SCR.Los circuitos de disparo con UJT se facilitan para el control realimentado.Circuito de disparo con UJT (sincronizado con la lnea) para un SCR El mtodo clsico para disparar un SCR con un UJT se muestra en la figura 7-a. en es te circuito, el diodo zener Dz recorta la forma de onda de VS al voltaje zener ( generalmente del orden de los 20V para ser utilizado con una fuente AC de 120V) durante el semiciclo positivo de la lnea AC. Durante el semiciclo negativo, DZ es t directamente polarizado y mantiene a VS cercano a 0V. la forma de onda de VS se muestra en la figura 7-b. (a) (b) Figura 7. (a) Un UJT utilizado para disparar un SCR. (b) Forma de onda de VS, fo rma de onda de R1 y forma de onda del voltaje en la carga. Una vez estabilizado el voltaje VS, lo cual ocurre prontamente cuando la lnea AC cruza por cero hacia positivo; CE comienza a cargarse a travs de RE. Cuando CE al canza el valor pico del UJT ste se dispara, produciendo un pulso de voltaje a tra vs de R1. Este pulso ceba al SCR; de este modo hace que fluya corriente por la ca rga durante el resto del semiciclo positivo. Las formas de onda de VR1 y VCarga se muestran en la figura 7-c y d respectivamente. Este circuito proporciona una sincronizacin automtica entre el pulso de disparo de l UJT y la polaridad del SCR. Es decir, cada vez que el UJT entregue un pulso, h ay garanta de que el SCR se encuentra con el voltaje de nodo y ctodo en la polarida d correcta, para que pase al estado de conduccin. La potencia en la carga se controla por medio del potencimetro RE. cuando RE es b aja, CE se carga rpidamente, lo cual produce un disparo temprano del UJT y de hec ho del SCR. Cuando RE es grande, CE se carga ms lentamente, lo cual produce un di sparo retardado y de hecho un bajo promedio de corriente de carga. Amplificador de salida lgico utilizando una combinacin UJT-SCR Los amplificadores de salida a menudo contienen un SCR con un UJT en un circuito de control de puerta. Un diseo popular de este amplificador se muestra en la fig ura 8-a. La carga, en este caso una bobina solenoide, est conectada en la lnea de potencia AC y en serie con el puente rectificador, el cual est controlado por un nico SCR. Por medio de este mtodo se pueden controlar ambos semiciclos de la lnea AC. Durant e el semiciclo positivo de la lnea AC los diodos D1 y D3 estn polarizados directam ente, y el SCR est tambin polarizado directamente y en capacidad de cebarse. Si el SCR se ceba, el voltaje de lnea AC aparecer a travs de la caga por el resto del se miciclo positivo. Durante el semiciclo negativo, los diodos D2 y D4 estn polariza dos directamente, y el SCR estn tambin polarizado directamente y en capacidad de c ebarse. Por lo tanto, si se ceba, el voltaje negativo de la lnea AC aparecer en te rminales de la carga por el resto del semiciclo negativo.Figura 8. (a) Diagrama de un amplificador de salida lgico que utiliza un UJT y un SCR. (b) El tren de pulsos de puerta, relacionado con la fuente AC. (c) Forma d e onda de VAK. (d) Forma de onda del voltaje en la carga. La puerta del SCR se controla por medio de un transformador de pulsos, estos son transformadores diseados para transformar pulsos rpidos de voltaje. El devanado d el secundario del transformador se conecta entre la puerta y el ctodo del SCR. Po r lo tanto, si se produce un pulso de voltaje en el devanado secundario del tran sformador, el SCR pasar al estado de conduccin. El devanado primario del transformador est conectado en el terminal de la base d el UJT. Cuando el UJT se dispare, un pulso de voltaje en el devanado secundario, el cual ceba al SCR. el disparo de UJT se determina como siempre por RE y CE yla seal de entrada en el extremo de RE. si esta entrada es un nivel bajo, CE y la seal puede cargarse, de modo que el UJT nunca se dispara. En este caso el SCR nu nca se ceba, y la carga est desegernizada.