un TRANSISTOR chiamato UNIGIUNZIONE
Con esso si possono realizzare :
oscillatori sinusoidali di grande stabilità,
circuiti di temporizzazione,
generatori di impulsi di forme diverse,
multivibratori,
convertitori analogico-digitali,
divisori di frequenza,ecc.,
tutte funzioni che lo rendono estremamente interessante anche perchè,a differenza dei normali transistor,presenta la caratteristica di risultare insensibile alla temperatura e quindi non risente di quegli inconvenienti che sono riscontrabili nei semiconduttori in genere.
COSTITUZIONE DEL TRANSISTOR UNIGIUNZIONE
Costruttivamente esso consta in una sbarretta di silicio tipo “N“, munita agli estremi di due terminali e di una piccola zona di materiale “P” che si trova posta fra gli estremi della sbarretta ,ma asimmetricamente rispetto al centro,cioè più vicina ad una estremità.
La fig 1,servirà a darvi una idea più precisa di quanto abbiamo affermato; nella stessa figura inoltre troverete anche le singole denominazioni dei terminali di utilizzazione che sono rispettivamente chiamati: EMETTITORE (che è il terminale corrispondente alla giunzione “P”), BASE 1 (che risulterà sempre collegata al polo NEGATIVO di alimentazione) e BASE 2 (che sarà invece sempre in collegamento col polo POSITIVO della tensione di alimentazione).
Il fattore principale che caratterizza il funzionamento di un transistor unigiunzione è insito nella resistività presentata dalla sbarretta (resistenza puramente ohmica quindi di valore variante a secondo del punto in cui viene misurata) che collega le due basi.
Questa resistenza,a seconda del tipo di transistor,varia da un massimo di poco oltre 10.000 . Considerando che la giunzione si trova sempre posta più vicino alla base B2,ne conseguirà che la resistenza ohmica esistente tra l’emettitore e la base 2 sarà sempre inferiore a quella che troviamo tra lo stesso emettitore e la base B1.
Ammettiamo per esempio che tra le due basi esista una resistenza totale di 10.000 ohm, avremo,tanto per chiarire il concetto,tra il punto A (che rappresenta il punto di collegamento con l’emettitore) e la base B2 , 2000 ohm ed i restanti 8.000 ohm si troveranno tra lo stesso punto A e la base B1.
In fig 2 abbiamo rappresentato questa analogia.
RAPPRESENTAZIONE GRAFICA DEL TRANSISTOR UNIGIUNZIONE
Affinchè il lettore sappia distinguere,leggendo un circuito elettrico, un transistor unigiunzione da un transistor normale o da un transistor ad effetto di campo (fet), in fig 3 abbiamo riportato la rappresentazione grafica di questi tre componenti.
Come potete constatare il simbolo del transistor unigiunzione assomiglia in modo straordinario non tanto a quello di un transistor normale quanto a quello di un fet dal quale si differenzia solamente per la disposizione del terminale “EMETTITORE” che mentre nel fet si chiama DRAIN,risulta perfettamente orizzontale rispetto ai due piedini di gate e di sourge, nell’unigiunzione viene invece riportato chiaramente inclinato.
Con questo mezzo le ditte costruttrici e le riviste tecniche hanno provveduto alla necessità di fugare ogni possibile dubbio o confusione.
Nella stessa figura abbiamo anche provveduto a distinguere i vari terminali che,come abbiamo anticipato,vengono rispettivamente chiamati EMETTITORE – BASE 1 – BASE 2.
Nella stessa figura ho anche riportato la effettiva disposizione dei terminali come si trovano nello zoccolo di un transistor unigiunzione.
Come potete constatare tale disposizione non si discosta molto da quella che si rileva nei normali transistor.
E SE NON POSSEDETE UN TRANSISTOR UNIGIUNZIONE
Anche coloro che hanno scarsa dimestichezza con i circuiti elettronici sanno che non è praticamente possibile sostituire,in uno schema, un transistor con un fet,a causa delle diverse caratteristiche che distinguono inequivocabilmente i due componenti.
Un transistor unigiunzione può essere invece sostituito da un circuito comprendente due transistor; questa precisazione può essere di utilità per tutti coloro che,volendo realizzare un montaggio che prevede l’uso di un unigiunzione, non riescono a trovare tale componente nei negozi .
Il circuito di fig 4, è riferito al caso in cui i due transistor impiegati siano dei componenti al silicio che vanno collegati come in disegno.
Con questi componenti le due resistenze necessarie devono avere uguale valore che,come detto prima,va scelto in dipendenza dei transistor e può essere di 470.000 ohm oppure di 680.000 – 820.000 ohm ed anche di 1-1,5 Megaohm,controllando per quale valore il complesso funziona nella maniera migliore.
Oltre che componenti al silicio se ne possono usare anche al germanio,solo che in questo particolare caso le due resistenze non devono essere uguali,ma una doppia dell’altra,fatto questo visibile in fig.5
Questa figura mostra un montaggio che ha la stessa funzione dell’unigiunzione ,che praticamente è uguale al precedente e da esso si discosta solamente per il diverso valore dei componenti.
In esso infatti si osserva l’impiego di due transistor al germanio, ed esattamente un AC132 (PNP) ed un AC127 (NPN),con due resistenze di cui una ha un valore 820.000 ohm e l’altra di 1,5 Megaohm, praticamente doppio di quello della precedente resistenza,come avevamo anticipato.
FUNZIONAMENTO DEL TRANSISTOR UNIGIUNZIONE
In assenza di corrente di emettitore la sbarretta di silicio si comporterà come un semplice partitore di tensione della quale una piccola frazione appare anche sull’emettitore.
Questa piccola parte di tensione,riferendoci sempre alla fig 2,sarà nettamente inferiore a quella esistente ai capi della resistenza della base B1, quindi l’emettitore risulterà polarizzato in senso inverso e su di esso troveremo solamente una debolissima corrente, la corrente di fuga (di valore compreso tra il nanoampere fino ad un massimo di pochi microampere), proprio come se ci trovassimo di fronte ad un diodo al silicio polarizzato in senso inverso con una impedenza d’ingresso dell’ordine di parecchi Megaohm.
Se noi proviamo ad aumentare gradatamente la tensione di emettitore, giungeremo ad un punto in cui detta tensione diventerà superiore a quella esistente ai capi della base B1 e l’emettitore risulterà polarizzato direttamente.
Da questo istante assisteremo ad un fenomeno particolare di reazione concatenata: noteremo infatti un aumento della conducibilità della sbarretta di silicio ,una diminuzione della sua resistività quindi, col risultato di un aumento della corrente di emettitore.
Quest’accrescimento di corrente comporta un ulteriore aumento della conducibilità della sbarretta fino a che la giunzione entra in saturazione ed il fenomeno di diminuzione della resistività termina ; il transistor unigiunzione diventa allora simile ad un diodo a bassa impedenza dinamica.
Il parametro che caratterizza un transistor unigiunzione è il rapporto intrinseco che unisce la tensione di picco alla quale prende inizio il fenomeno di resistenza negativa e e le tensioni interbasi d’alimentazione della sbarretta di silicio ed a questo punto risulterà utile uno sguardo al diagramma di fig 6
Questo rapporto dipende solamente dalla geometria costruttiva propria del transistor ed è poco influenzabile tanto dalla tensione di alimentazione che da variazioni di temperatura per cui, pur con una leggerissima compensazione,si può giungere ad una stabilizzazione di questo rapporto sull’ordine dello 0,001% C.
Possiamo ora dare una piccola scorsa sui principali valori di funzionamento del transistor unigiunzione, valori che dipendono da particolarità costruttive di cui non parleremo .
Corrente modulata interbase
corrente della base B2 in zona di saturazione: sta ad indicare il guadagno effettivo in corrente tra emettitore e base B2
Corrente di picco
corrente minima d’emettitore per provocare lo smorzamento del transistor
Corrente inversa d’emettitore
corrente misurata applicando una tensione inversa tra l’emettitore e la base B2,mantenendo libera la base B1. Questa corrente varia con la temperatura
Corrente di valle
corrente d’emettitore al limite tra la zona di resistenza negativa e quella di saturazione
Rapporto di tensione intrinseca
il parametro più importante di un transistor unigiunzione e che ne delinea le qualità. Esso è determinato dalle caratteristiche geometriche del transistor ed è praticamente indipendente sia dalla tensione d’alimentazione che dalla temperatura
Resistenza di base RB1 e RB2
resistenza della sbarretta compresa tra l’emettitore e la base B1 (per RB1) e la base B2 (per RB2)
Tensione di diffusione d’emettitore
tensione equivalente d’emettitore con valore a 25° C di circa 0,7 volt e dipende dalla temperatura in ragione di una diminuzione di 3 mV per ogni grado centigrado in più
Tensione di picco
tensione d’emettitore alla quale si smorza il fenomeno della resistenza negativa. Detta tensione diminuisce al crescere della temperatura ,con la stessa percentuale della tensione di diffusione, ma questa variazione può essere compensata con una resistenza di piccolo valore inserita in serie alla base B2
SISTEMI DI UTILIZZAZIONE DEL TRANSISTOR UNIGIUNZIONE
Vediamo qualche esempio di circuito più adatto a farlo funzionare nella condizione più favorevole per ottenere i risultati migliori.
1) OSCILLATORE A RILASSAMENTO
In fig 7,mostriamo come è possibile ottenere un oscillatore a rilassamento con l’aiuto di un transistor unigiunzione accoppiato ad un normale transistor di BF, un NPN al silicio tipo BC107.
2) GENERATORE DI ONDE A DENTE DI SEGA
In fig.9 abbiamo riportato il circuito per realizzare il generatore di onde a dente di sega impiegando un transistor unigiunzione ed un solo transistor un NPN al silicio,che accoppierete all’unigiunzione con la base direttamente collegata all’Emettitore di quest’ultimo.
3) TEMPORIZZATORE
In fig 11,è mostrato un semplicissimo circuito per un temporizzatore nel quale troviamo un transistor unigiunzione che comanda il funzionamento di un relè.
4) GENERATORE DI ONDE QUADRE
In fig 14,troviamo un progetto di un generatore di onde quadre; questo progetto comprende un multivibratore formato semplicemente da un transistor unigiunzione e da un diodo.
5) GENERATORE DI ONDE A FORMA DI “SCALA”
Per ottenere questa particolare forma di onda di altezza decrescente nel tempo si impiega il circuito di fig 15
6) COMANDO DI POTENZA CON UN SCR
Il progetto di fig 16, risulta utilissimo quando si abbia necessità di regolare con intensità variabile l’accensione di lampade o la velocità di un qualsiasi motorino in CC.
7) AVVISATORE A DIVERSE TONALITA’
In fig 17 è raffigurato lo schema elettrico rappresentante un tipo di avvisatore con altoparlanti che potrebbe sostituire vantaggiosamente quello normalmente usato che si basa sui campanelli. Con esso possiamo ottenre dei diversi suoni musicali che potremo singolarmente inserire alle varie entrate che asservono un appartamento per conoscere di primo acchito se ad esempio l’eventuale visitatore che ha spinto il pulsante di preavviso si trova alla porta d’ingresso oppure al portone che dà sulla strada.
Questo sistema potrebbe trovare buon impiego anche negli uffici in quanto le varie tonalità a disposizione permettono di chiamare distintamente questo o quell’impiegato senza che si debbano scomodare anche tutti gli altri.