ยูเจที (UJT)

 ยูเจที (UJT)

1. โครงสร้างและสัญลักษณ์ของยูเจที

ยูเจที (UJT)  ย่อมาจาก” ยูนิจังชั่น ทรานซิสเตอร์  Unijunction Transistor” เป็นอุปกรณ์สารกึ่งตัวนำที่มีโครงสร้างเป็นสารกึ่งตัวนำชนิด N แท่งหนึ่งแล้วทำการต่อขั้วเข้าที่ปลายของสารกึ่งตัวนำนั้น จากนั้นนำแท่งสารกึ่งตัวนำชนิด P มาต่อให้เกิดรอยต่อที่บริเวณตรงกลางแท่งสารกึ่งตัวนำชนิด N ค่อนไปทางด้านบนเล็กน้อย ดังรูปที่ 1 ตรงรอยต่อสารกึ่งตัวนำชนิด N และสารกึ่งตัวนำชนิด P จะเสมือนกับเป็นไดโอดตัวหนึ่งและต่อขาออกจากปลายทั้งสามดังรูปที่ 1 โดยขาที่ต่อออกจากสารกึ่งตัวนำชนิด P จะเป็นขาอิมิตเตอร์ ส่วนขาที่ต่อออกจากแท่งสารกึ่งตัวนำชนิด N ที่ใกล้กับสารกึ่งตัวนำชนิด P เรียกว่าขา B1 และขา B2

                                                                            

รูปที่ 1 แสดงโครงสร้าง และสัญลักษณ์ของยูเจที

จากลักษณะโครงสร้างของยูเจทีตามรูปที่ 1 จะเห็นได้ว่าแท่งสารเอ็นจะมีขาเบส 1 และขาเบส 2 ต่ออยู่ จะ

เสมือนเป็นตัวต้านทานที่ต่ออยู่ โดยมีไดโอดที่เกิดจากรอยต่อ p-n ต่อระหว่างขาอิมิตเตอร์ กับบริเวณตรงกลางของตัวต้านทาน ดังนั้นลักษณะของวงจรสมมูลดังรูปที่ 2

รูปที่ 2 แสดงวงจรสมมูลของยูเจที

2. ลักษณะสมบัติของยูเจที

                จากรูปที่ 3 เมื่อปรับตัวต้านทานให้เพิ่มแรงดันที่ขา E เพิ่มขึ้นเรื่อยๆ จะมีกระแสรั่วไหลเพียงเล็กน้อย เมื่อแรงดันที่ขา E เพิ่มขึ้นถึง V_P จะทำให้ไดโอดได้รับไบอัสตรงจะทำให้มีกระแสไหลจากขา E ไปยังขา B1 เพิ่มขึ้นอย่างรวดเร็ว และในขณะเดียวกันแรงดันที่ขาอิมิตเตอร์ (V_E) จะมีค่าลดลงอย่างรวดเร็วแรงดันนี้จะลดลงเรื่อยๆ จนถึงค่าต่ำสุด (V_V) จากนั้นถ้าเพิ่มแรงดันที่ขา E เพิ่มขึ้นเล็กน้อยจนถึงจุดอิ่มตัว (V_E(sat)) และถ้าเพิ่มแรงดันสูงขึ้นอีกก็จะทำให้ยูเจทีพังทลายได้ ในทำนองเดียวกันถ้าให้แรงดัน V_E มีค่าน้อยกว่าแรงดันที่จุดต่อ R_B1และ R_B2 ก็จะทำให้ยูเจทีไม่มีกระแสไหลอีกเช่นเคย

รูปที่ 3 แสดงวงจรใช้หากราฟลักษณะสมบัติของยูเจที

รูปที่ 4 แสดงกราฟลักษณะสมบัติของยูเจที

        R_BB    =    ความต้านทานภายใน UJT ระหว่างขา B₁-B₂(R_BB=R_B1+R_B2) ประมาณ 4K-10K

        V_BB    =    แรงดันที่จ่ายให้ขา B₂และB₁

     Ŋ       =     อัตราส่วนอินทรินซิก สแตนออฟ มีค่าอยู่ระหว่าง 0.5 - 0.75

        V_E       =     เป็นแรงดันป้อนให้ขา E จนทำให้ไดโอดนำกระแส

        V_D       =    เป็นแรงดันที่ตกคร่อมไดโอด มีค่าประมาณ 0.6 - 0.7 V

        I_E         =     ค่ากระแสไบอัสกลับที่ขา E และขา B₂ โดย B₁ เปิดวงจร

        I_E         =      กระแสที่ขา E ของยูเจที มีค่าไม่เกิน 50mA PEAK

        V_V       =     เป็นแรงดันต่ำสุด(Volley Point) ระหว่างขา E กับ B₁

        I_V        =      คือค่ากระแสที่ไหลในขณะที่แรงดันที่ขา E มีค่าต่ำสุด (V_V)

        I_P         =      คือค่ากระแสที่ขา E ในขณะแรงดันมีค่า V_P

3. วงจรกำเนิดสัญญาณ Relaxation โดยใช้ยูเจที

รูปที่ 5 แสดงวงจร Relaxation ออสซิลเลเตอร์

รูปที่ 6 แสดงไดอะแกรมเวลาแสดงการทำงานของวงจร Relaxation ออสซิสเลเตอร์

การทำงานของวงจร เริ่มแรกตัวเก็บประจุ C₁  จะทำการประจุแรงดันผ่าน R₁ จนมีค่าแรงดันสูงขึ้นซึ่งแรงดันที่ตกคร่อมตัวเก็บประจุ C₁ นี้จะเป็นแรงดันป้อนให้ขา E (V_E) เมื่อแรงดันที่ขาE นี้มีค่าเท่ากับ  V_P(V_P=V_D+ ŊV_BB )  จะทำให้ไดโอดนำกระแส ความต้านทานระหว่างขา Eกับขา B₁ ลดลงอย่างรวดเร็วมีกระแสไหลผ่าน มีแรงดันตกคร่อม R₂ สูงขึ้นตกคร่อม R₃ต่ำสูงในช่วงเวลานี้ตัวเก็บประจุ C ₁จะคายประจุผ่านขา  E ออกขา B₁ ด้วย ทำให้แรงดันที่ขาE     ค่าลดลงจนทำให้ยูเจที หยุดนำกระแส ความต้านทานขา E  และขา B₁ มีค่าสูงขึ้นอีก ก็จะเริ่มการประจุใหม่และยูเจที ก็จะเริ่มรอบการทำงานใหม่อีกครั้งหนึ่ง โดยจะได้สัญญาณที่ขาต่างๆ ดังแสดงในรูป 6 สามารถคำนวณหาคาบเวลาและความถี่ได้จากสูตร

t₁ = RC ln [(V_BB-V_V)/(V_BB-V_P)]   (เวลาในCharge ของ C₁)

t₂ = (R_B1+R_B2)C ln (V_P/V_V) (เวลาใน Discharge ของ C₁)

จาก T = t₁ + t₂

                และF_osc= 1/T = 1/(t₁ + t₂)

             หรือจะหาค่า F_osc โดยประมาณได้จาสูตร

                F_osc = 1/RC ln[1/(1- )]