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Eletrônica Industrial
Aula  05:  Transistor Unijunção  (UJT)


1. Transistor Unijunção(UJT)
    É  um dispositivo semicondutor com três terminais e uma junção,  Figura 1. É basicamente uma barra de material N (P no complementar) na qual  existe uma ilha de material P.
        
                 ( a )                               ( b )
Figura 1 - ( a ) Transistor unijunção - estrutura  ( b ) Simbolo


       Um  dos terminais é chamado de  emissor (E) e  é de material  tipo P. Entre as extremidades da barra existem dois terminais,  a base  2 (B2)  e a Base1 (B1). Entre essas extremidades  o dispositivo apresenta  uma resistência ôhmica chamada resistência interbases (RBB)   cujo valor está compreendido  entre 5 k e 10 k. Entre  B2 e a junção  existe uma resistência  Rb2 e entre  a junção  e B1 uma resistência Rb1. A soma dessas duas resistências  é igual a RBB=  Rb1 + Rb2. O circuito equivalente e a polarização do UJT  estão indicados na Figura 2.

  
                              ( a )                                                                            ( b )
Figura 2 -  ( a ) Polarização e ( b ) circuito equivalente do UJT


Na Figura 2b   enquanto  VE < 0,7 + VRb1  o UJT estará cortado, pois o diodo está reversamente polarizado.


            VRb1 = .VBB  onde    =Rb1/( Rb1          

é  outro parâmetro do UJT chamado de razão intrínseca de disparo.
Tipicamente   o valor  de    (eta)  está compreendido entre 0,5 e   0,8.

Quando  VE = 0,7 + .VBB = VP = tensão no ponto de pico, o diodo fica polarizado diretamente e o UJT  dispara. O termo disparo é  usado por analogia  ao disparo de  uma arma, significando uma mudança brusca de condição.  A explicação física   para o disparo  é  dada pela realimentação positiva   interna. Após ter disparado, o UJT só voltará a  cortar novamente quando a tensão de emissor cair abaixo de um valor crítico  chamado tensão de vale, VV.  Abaixo da tensão  de vale a junção volta a ficar polarizada reversamente novamente.  A Figura 3 mostra  a curva característica  de um UJT, indicando os principais pontos (ponto de pico e ponto  de vale) e as tres regiôes de operação  (Corte, saturação  e região de resistencia negativa).



Figura 3 -  Curva característica de entrada
2. Oscilador de relaxação
    Uma  das principais aplicações do UJT é como oscilador de relaxação.  Na Figura 4a quando a alimentação é ligada a primeira vez,  o capacitor  se encontra  descarregado, logo   VC = VE = 0, portanto o UJT estará cortado (IE =0).  Nessas condições o capacitor   começa a se carregar através de R, tendendo a tensão  nele para +VCC com constante de tempo   t =  R.C.
Quando  VC = VP = = 0,7V+  .VBB   o UJT dispara  fazendo o capacitor se descarregar através do UJT  e da resistência RB1.  Quando VC cair abaixo de VV o UJT corta e C volta a se carregar , e o ciclo se repete.



Figura 4 - Oscilador de relaxação – ( a ) Circuito   e              ( b ) formas de onda


O  período das oscilações   é calculado por :  T = R.C. ln1/(1-)   e        a frequencia   f=1/T

Exercicio resolvido 1
No circuito da Figura 4a,  C=0,01   F       R=330 k     (eta) =0,65      Vcc=12 V     RB1=220 Ohms, Vv=2 V    RB2=1 k. Desenhar o grafico de Vc(t) e VRB1(t).
Solução:  O periodo pode ser calculado

T=330k.0,01 F. ln1/(1-0,65)=3,46 ms   a frequencia   f=1/3,46 ms= 289 Hz

Vp=0,7+0,65.12 V= 8,5 V

Formas de onda


3. Gerador de Dente de Serra
     É um circuito derivado  do oscilador anterior. Da  teoria de circuito sabemos que   se um capacitor se carrega através de uma corrente constante I,  a tensão em C varia linearmente com   o tempo de acordo com a expressão  
VC =(I/C).t  que é uma expressão do tipo y=k.x cuja representação grafica é uma reta.
Quanto  maior o valor da corrente (fixado C), mais rapidamente se carregará o  capacitor. Por outro lado se aumentarmos o valor de C levará mais tempo  para carregar C. A inclinação da reta na Figura 5b depende da relação  entre  a corrente que carrega  o capacitor e o valor do mesmo.
Quanto  maior o valor da corrente (fixado C), mais rapidamente se carregará o  capacitor. Por outro lado se aumentarmos o valor de C levará mais tempo  para carregar C. A inclinação da reta na Figura 5b depende da relação  entre  a corrente que carrega  o capacitor e o valor do mesmo.


Figura 5: Carga  de capacitor por corrente constante

O  circuito  é basicamente  o mesmo da Figura 4a, a diferença é que a corrente que carrega o capacitor  nesse caso é constante, sendo igual à corrente de coletor (IC).

  ( a )                                                                      ( b )
Figura 6 -  Gerador dente de serra ( a ) circuito com transistor ( b ) circuito com fonte  de corrente ideal

No  circuito da Figura 6a, o transistor, R1,  R2 e R simulam uma fonte de corrente constante, desta forma a carga de C é  linear. Quando VC atingir Vp, o UJT dispara e C se descarrega bruscamente, e quando VC for menor do que VV o UJT volta ao corte  e o ciclo recomeça.  A Figura 6b mostra   a forma de onda da tensão no capacitor.


Figura 7 -  Forma de onda da tensão no capacitor (Dente de serra) no circuito da  figura 6

O   periodo das oscilações é calculado por :    



onde    Onde   VP  é a  tensão no ponto de pico (disparo),  e Vv  é a tensão  de vale (corte), C é o valor da capacitancia em Farads e I o valor da corrente que carrega C em A.  A corrente I é calculada fazendo por:
I=VR/R       VR=VR1-0,7V
e


Exercicio resolvido 2
No circuito da Figura 6a,  C=0,1 F       R1= 2 k     R2 =10 k     R=8 k     h=0,65      Vcc=12 V     RB1=220 Ohms, Vv=1 V    RB2=1 k. Desenhar o grafico de Vc(t) e VRB1(t).


Solução:
Calculando inicialmente a tensão em R1=2 k      VR1=(2k.12V)/(2k+10K)= 2 V   VR= 2 -0,7V=1,3 V.  A corrente (constante) que carrega o capacitor vale:

I=1,3V/8k=0,1625 mA       O periodo das oscilações vale:

Vp=0,7+0,65.12=8,5 V

T=[(8,5 - 1).0,1 F]/0,1625 mA = 4,61 ms

Exercícios propostos
1.  Para o circuito pede-se : a) Desenhar os gráficos de VC(t)  e VRB1(t)      b) frequência  de oscilação

2. Com relação ao circuito, conhece-se a curva da tensão em C. Pedem-se : Valor da razão intrinseca de disparo   b) Valor de  R   c) Frequencia  de oscilação.
 
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