UJT có tên gọi đầy đủ là UniJunction Transitor – dạng Transitor đơn nối. Hiểu đơn nối ở đây có nghĩa là transitor chỉ có duy nhất một kết nối giữa hai thanh bán dẫn loại P và loại N, tương tự cấu tạo một con Diode (Về bản chất UJT được xem là một Diode hai cực thì ổn hơn), thành một kiểu linh kiện bán dẫn 3 cực phân nhóm vào họ hàng nhà Transitor tuy nhiên đặc điểm rất khác với Transitor ở chỗ không có tính khuếch đại và cặp điện trở EB2 là điện trở thuần và EB1 là điện trở kháng âm.
Dưới đây là bảng liệt kê họ hàng nhà Transitor:
1. BJT (Bipolar Junction Transitor) – Transitor lưỡng cực
2. Darlington - Gồm 2 BJT kết hợp để tang hệ số khuếch đại
3. JFET (Junction Field Efect) - Transitor hiệu ứng trường cổng nối (Tên gọi phân biệt nối trực tiếp hay cách ly thanh PN trong cấu tạo)
4. Mosfet (Metal Oxide Semiconduction Efect Transitor) – Mosfet còn có tên gọi Transitor hiệu ứng trường cổng cách ly (Insulated Gate Field Efect Transitor – IGFET)
Cái tên IGFET thường ít được sử dụng hơn MOSFET
5. IGBT (Isulated Gate Bipolar Transitor) là một loại Transitor có cực cổng cách ly.
6. UJT (UniJunction Transitor) – Transitor đơn nối, một kiểu linh kiện bán dẫn 3 cực nhưng chỉ có một tiếp giáp.
Bảng 1. Họ nhà Transitor
Các điểm lưu ý quan trọng
- Mọi transitor (trừ loại 6) đều liên quan đến ứng dụng khuếch đại, thì UJT là một loại transitor đặc biệt vì chỉ đặc điểm Trigger nên nó chỉ có ứng dụng duy nhất là tạo dao động. Đặc điểm nổi bật là các mạch dao động luôn luôn sử dụng RC làm mạch định thời lắp chân E của UJT
- Ký hiệu của UJT khá giống với JFET nên lưu ý để tránh nhầm lẫn khi thay thế tương đương.
- Ngoài việc được sử dụng làm thiết bị tạo dao động trong các bộ dao động hồi phục, một trong những ứng dụng quan trọng nhất của UJT hoặc PUT là kích hoạt thyristor (bộ chỉnh lưu điều khiển bằng SCR, TRIAC, v.v.). Điện áp DC có thể được sử dụng để điều khiển mạch UJT hoặc PUT sao cho "chu kỳ" tăng khi điện áp điều khiển DC tăng. Ứng dụng này rất quan trọng để điều khiển dòng điện xoay chiều lớn.
- Mặc dù nó có tên Transitor nhưng đặc tính hoạt động của nó hoàn toàn khác với bóng dán dẫn lưỡng cực hoặc bóng bán dẫ hiệu ứng trường nên không thể sử dụng trong mạch khuếch đại mà chỉ sử dụng làm một thiết bị đóng cắt điện, gần giống UJT có tính dẫn điện một chiều và trở kháng nhiệt âm.
Sơ lược về cấu tạo của UJT
Hình 1. Ký hiệu và cấu tạo của UJT
Cấu tạo của UJT gồm có hai thanh bán dẫn PN, thanh P được lắp đặt không đối xứng tạo thành các điện trở nối tiếp có giá trị khác nhau tạo thành đặc tính điện tối ưu cho ứng dụng trigger.
Nguyên lý hoạt động của UJT
Phân tích sơ đồ mạch bên trong UJT thể hiện trong hình 1, chúng ta thấy có hai điện trở kết nối giữa VBB là RB1 và RB2, do khoảng cách vật lý giữa RB1 với tiếp giáp PN so với RB2 nên giá trị điện trở RB1
Khi VE nhỏ hơn VBB, điode phân cực ngược, không có dòng cực phát về Base 1.
Khi điện áp VE lớn hơn VBB 0,7V (Điện áp trên Diode), diode được phân cực thuận, xuất hiện dòng Ve, dẫn đến giảm điện trở RB1, RB1 nhanh chóng giảm về giá trị gần 0 (tính chất điện trở kháng âm) làm xuất hiện dòng điện lớn từ cực phát qua B1 về đất. Do RB1 giảm về gần 0R, kéo theo VBB giảm về 0V, điện áp VE chỉ cần lớn hơn điện áp Diode 0,7V là UJT sẽ trong trạng thái dẫn. Cần lưu ý rằng dòng điện chạy qua UJT chủ yếu là dòng EB1, dòng qua B2-B1 bị giới hạn ở điện trở RB2, giá trị gần đúng là VBB/RB2. Như vậy, cực Base 2 chỉ có tác dụng kết nối nguồn điện với bộ điện trở cầu phân áp tạo điện áp ngưỡng kích hoạt UJT. Ngường điện áp trigger này rõ ràng tỷ lệ thuận với điện áp đặt lên hai cực B UJT.
Thập niên 60 chưa có IC555 để tạo ra các mạch dao động thì UJT được sử dụng rất nhiều. Ngày nay chúng ta rất hiếm gặp UJT trong các bảng mạch điện tử. Cho nên, ngay cả với người làm công tác điện tử lâu năm như tôi khi gặp cũng rất lúng túng. Phải sử dụng phần mềm để tìm hiểu hành vi của chúng.
Chúng ta khảo sát mạch mô phỏng sau đây
Hình 2. UJT maker TRIGGER_GENERATOR
Tụ C1 có tác dụng kích hoạt UJT dẫn tại thời điểm phóng điện. R2 nạp điện áp cho tụ C1, khi tụ nạp đến một mức độ nhất định sẽ phóng năng lượng qua Emiter UJT, kết quả UJT dẫn điện cung cấp cho tải giả lập là bóng đèn 12V. R1 là điện trở hạn dòng cho UJT.
Khi việc xả tụ hoàn tất, UJT sẽ lại trở về trạng thái TẮT bình thường và sẽ ở trạng thái đó cho đến khi tụ phóng điện trở lại. Chu kỳ sạc và phóng điện của tụ điện này tạo thành một chu kỳ kích hoạt để UJT cung cấp các xung điện áp ở đầu ra. Bằng cách này, chúng ta có UJT hoạt động như một bộ tạo dao động tạo ra các xung điện áp ở đầu ra và theo cách tương tự, chúng ta có thể sử dụng thiết bị trong các mạch ứng dụng khác.
Hình 3. Dạng xung điện áp
Đồ thị điện áp nạp trên tu có màu xanh
Đồ thị UJT dẫn có màu vàng.
Quan sát biểu đồ cho ta thấy tại mỗi đỉnh màu xanh, tụ nạp điện áp đến giới hạn phân cực phân cực thuận cho diode bên trong UJT, năng lượng trên tụ sẽ phóng qua diode về B2 đang kết nối đất và giảm nhanh về 0V, rồi sau đó, tụ tiếp tục nạp thông qua R2 cho đến khi lại đạt Ve>Vbb 0,7V, UJT lại kích hoạt tiếp trong các chu ký xung.
UJT là một linh kiện tưởng như đã là dĩ vãng xa xưa, trong phần mềm mô phỏng NI Multisim hoàn toàn không có một đại diện phải quay lại Proteus mới có trong thư viện. Tuy nhiên, hiện nay UJT vẫn thường hay gặp trong các bộ điều khiển SCR trong nhiều ứng dụng công nghiệp, thông dụng như UJT 2SH23.
