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:

RBB = R1 + R2

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 h =R1/RBB, la ecuación queda: V1 = h VBB.

El término h representa la relación intrínseca existente entre las tensiones V1 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:

V1 = h VBB = 0,85 12 = 10,2 V

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 de l orden de 5mA.

En la siguiente figura, 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 B1 aparecerá 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.