อุปกรณ์UJT

UJT

UJT : เป็นอุปกรณ์ที่ทำ หน้าที่กระตุ้น (Triger) ให้กับ SCR หรือ TRIAC และยังใช้งานในวงจรผลิตความถี่ (OSC) วงจรกำเนิดสัญญาณ ฟันเลื่อย วงจรควบคุมเฟส วงจรหน่วงเวลา

ก. สัญลักษณ์ UJT

ข. โครงสร้างของ UJT

ค. วงจรสมมูลย์

ง. การไบอัส

• การให้ BIAS B₂ ให้มีศักดิ์ (+) เมื่อเทียบกับขา B₁
• มีกระแส I_E ไหลหรือมี (V_P = V_D + V_A) UJT จะทำงาน
• ค่า R_BB สภาพ OFF สูง ประมาณ 5K ถึง 10 KOhm ทำให้สูญเสียกำลังงาน น้อย
• มีกระแสทริกต่ำมากเพียง 2-10 uA

R_BB : INTERBASE RESISTANCE

R_BB = R_B1 + R_B2

................( 1 )

R_BB ~ 5K - 10KOhm
R_B1 > R_B2
R_B1 : VARIABLE เปลี่ยน ค่าได้ 5K ถึง 50 โอห์ม
R_B2 : FIXED คงที่

* R_BB เปลี่ยนค่าตามอุณหภูมิ อุณหภูมิสูงขึ้น R_BB เพิ่มขึ้น ประมาณ 1% / ํC

V_BB = V_B1 + V_B2

................( 2 )

INTRINSIC STAN-OFF RATIO

n = อิต้า (ETA)

n = R_B1 / (R_B1+R_B2) = R_B1 / (R_BB

................( 3 )

I_E = 0

V_A = V_RB1 = nV_BB

................( 4 )

V_A = nV_BB = (R_B1 x R_BB) / R_BB

................( 5 )

I_E = 0

V_P = V_D + V_A

................( 6 )

V_P = V_D +n V_BB

................( 7 )

* V_P เป็น แรงดันสูงสุดที่ทำให้ I_E ไหล UJT ทำงาน

POWER DISSIPATION (การสูญเสียกำลังงาน)

V_P = (V_BB)² / R_BB

................( 8 )

คุณสมบัติ ของ UJT

วงจรทดสอบ

CHARACTERISTIC OF UJT

กราฟแสดงความสัมพันธ์ V_E และ I_E

กำหนดให้

R_BB

=

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

V_BB

=

แรงดันตกคร่อมขา B₂ และ B₁

n

=

อัตราส่วนอินทรินซิก สแตนออฟ อยู่ระหว่าง (0.5 - 0.75)

V_E - V_P

=

เป็นแรงดันป้อนให้ขา E จน ทำให้ DIODE ทำงาน (V_P = V_D + V_A)

V_D

=

เป็นแรงดันตกคร่อม DIODE ประมาณ 0.35 - 0.7 V ใน UJT

I_E

=

กระแสที่ขา E ของ UJT มีไม่เกิน 50 mA PEAK ประมาณ 2A

I_E0

=

ค่ากระแสไบอัสกลับที่ขา E จาก B₂ ไป E โดย B₁ เปิดวงจร

V_V

=

เป็นแรงดันต่ำสุด (VOLLAY POINT) ระหว่างขา E กับ B₁

I_V

=

คือค่ากระแสที่ไหลในขณะที่แรงดันขา E มี ค่า V_V (4 - 6 mA) min ---->

I_P

=

คือค่ากระแสที่ขา E ใน ขณะแรงดันมีค่า V_P (0.4 - 5 uA)

การนำ UJT ไปใช้งาน

วงจร RELAXATION

R₃ : LOAD

[R₃ ~ 0.28 R_BB / nV_BB] -------> ปกนิไม่นิยมต่อ R₃ ซี่งทำให้ I ไหลน้อยลง

CURRENT LIMITER

[R₃ ~ 0.015 V_BB R_BBn]

R₃ ~ 0.7 V_RBB / nV_BB] : R₃ << R₃

หาค่า R₁ จากกราฟ

[V_R1 + V_E = V_BB]

I_R1 x R₁ = V_BB - V_E

R_1(max) = (V_BB - V_E) / I_R1

(V_BB - V_P) / I_P

R_max < (V_BB - V_P) / I_P

...............( * )

AT THE VOLLAY POINT I_E = I_V AND V_E = V_V

V_BB = I_R1R₁ + V_E ---------------- (1)

V_BB = I_VR₁ + V_V ---------------- (2)

[R_1(min) = (V_BB - V_V) / I_V] ---------------- ( * )

R_1(min) > (V_BB - V_V) / I_V

---------------- ( * )

V_BB - V_P) / I_P > R₁ > V_BB - V_V) / I_V

---------------- ( * )

V_P = V_D + [{(R_B1 / R₂) V_BB} / (R_BB + R₂)]

---------------- ( * )

V_P ~ V_D +n V_BB

---------------- ( * )

V₀ ขณะ UJT "OFF" (หาแรงดันจากการแบ่งแรงดัน DEVIDER)

V₀ ขณะ UJT "ON"

[V_0(max) = V_R2 = (R₂ x V_A) / (R_RB1 + R₂) ]

V_0(max) = [R₂ x (V_P - V_D)] / (R_RB1 + R₂)

---------------- ( * )

รูปคลื่นแรงดันของวงจร

R_2(max)<= V_GK(min) / I_BB

---------------- ( * )

ถ้า R₂ มีค่ามากไป แรงดันตกคร่อมจะทำให้ SCR "ON" ตลอดเวลา เพราะฉะนั้น ต้องต่ำกว่า V_GK(min)

จาก R_BB >> (R₂ + R₃) ; เมื่อ UJT "ON" R_BB ลดลง I_BB จะเพิ่มขึ้น

เพราะฉะนั้น

R_2(max) ~ [ V_GK(min) x R_BB] / V_BB

---------------- ( * )

EXAMPLE

I_F V_BB = 25 V , V_GK(min) = 0.3 V , n = 0.6 , R_BB = 4 KOhm จงหา R_2(max) , R₃

SOLOTION

[R_2(max) ~ [ V_GK(min) x R_BB] / V_BB]

[R_2(max) ~ (0.3V x 4K) / 25V = 48 Ohm

R₃ ~ 028 R_BB / nV_BB = (0.28 x 4K) / (0.6 x 25) = 74.6 Ohm

การหาค่า ความถี่ในวงจร RELAXATION OSC

จากรูปคลื่น C สามารถกำหนดได้ดังนี้

V_C (CHARGE)

= V_V + [(V_BB - V_V)(1 - e^t/RC)]
= V_V + [(V_BB - V_V) -(V_BB - V_V)e^t/RC]
= V_BB - (V_BB - V_V)e^t/RC

เมื่อ V_C = V_P , t = t₁

และ [V_P = V_BB - (V_BB - V_V)e^t/RC]

หรือ [(V_P - V_BB) / (V_BB - V_V) = -e^t/RC

และ [e^t/RC = (V_BB - (V_P) / (V_BB - V_V)]

ทำให้ e หมด ไปโดยการใช้ log_e หรือ ln

log_ee^-t/RC = log_e[(V_BB - (V_P) / (V_BB - V_V)]

[-t₁/R.C] = log_e[(V_BB - (V_P) / (V_BB - V_V)]

ทำ ( - ) ให้หมดไป

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

---------------- ( 1 )

เวลาระหว่าง t₁ ---> t₂

V_C(discharge)

= V_Pe^-t/RC

V_C

= V_Pe^-t/(R_B1^+R_B2^)C

ให้ t₁ เทียบเป็น t = 0

(V_C = V_V) , ให้ (t = t₂)

V_V

= V_Pe^-t₂^/(R_B1^+R_B2^)C

V_V / V_Pe

= e^-t₂^/(R_B1^+R_B2^)C

e^-t₂^/(R_B1^+R_B2^)C

= V_V / V_Pe

เพราะฉนั้น ทำ e ให้หมดไปโดยใช้ log_e

log_ee^-t₂^/(R_B1^+R_B2^)C

= log_eV_V / V_P

-t₂

= (R_B1+R_B2) .C ln(V_V / V_P)

ทำ ( - ) ให้ หมดไป กลับเศษ ln เป็นส่วน

t₂= (R_B1+R_B2) .C ln(V_P / V_V)

...............( 2 )

จาก

T = t₁ + t₂

และ

F_OSC = 1/T = 1/t₁ + t₂

.............( * )

ถ้าให้

t₁ >> t₂ เพราะฉนั้น T ประมาณ t₁

T = RC ln[(V_BB - V_V) / (V_BB - V_P)]

เมื่อ

V_BB >> V_V

T = RC ln[V_BB / (V_BB - V_P)]

หารด้วย V_BB

T = RC ln{ 1 / [1 - (V_P / V_BB)]}

จาก n = V_P / V_BB

เพราะฉนั้น

T ~ RC ln[1 / (1 - V_BB)]

..............( 3 )

หรือ

f ~ 1 / { RC ln[ 1 / (1 - n)]}

................( 4 )

หมายเหตุ

คาบเวลา

T = RC ln[ 1 / (1 - n)]

................( 1 )

หรือ

T = 2.3 RC log₁₀[1 / (1 - n)]

................( 2 )

ถ้า n = 0.63 จะได้ ln[1 / (1 - n)] ~ 1

T ~ RC

................( 3 )

สำหรับ UJT # 2N2646 , # 2N2647

R₃ ~ 10,000 / nV_BB

................( 4 )

สำหรับ UJT # 2N489 , # 2N1671A , # 2N2160

R₃ ~ [0.4 R_BB / n V_BB] + { [1 - n) . R₂] / n }

................( 5 )

ถ้ามี R₃ หาค่า R₂ ไปทริก SCR ได้จาก

[R₂ / (R₃ + R_BB + R₂)] x V_BB <= V_GT(min)

................( 6 )

การวัด UJT

• ตั้งโอห์มมิเตอร์ R x 100 วัดสองขาของ UJT คู่ใดคู่ หนึ่ง

ปรากฎว่า วัดกลับไปกลับมาขึ้นทั้งสองครั้ง

ตัวอย่าง

ขา (2 - 3) เป็นขา B₂ หรือ B₁ ขาที่เหลือจะเป็นขา E

o นำสาย มิเตอร์สีดำ (ไฟ +) จับขา 1 ขา E เป็นหลัก เพื่อหาขา B₂ กับ B₁ (Forward Bias)

o (ขา E กับ B₂) ความต้านทานจะน้อยกว่าขา B₁
(ขา E กับ B₁) ความต้านทานจะมากกว่าขา B₂

o ถ้าใช้สาย มิเตอร์สีแดง (ไฟ -) วัดขา E กับ B₂ , B₁ ลักษณะ Reverse Bias เข็ม จะไม่ขึ้น เหมือนกับการวัด DIODE ถ้าเข็มขึ้น แสดงว่า UJT ลีค เสีย

o ถ้าวัดทุก ขาของ UJT ไม่ขึ้นเลยแสดงว่า UJT เสีย