PRESENTASI

PNPN AND OTHER DEVICE

DAFTAR ISI

1.   PENDAHULUAN

2.   RECTIFIER SILIKON-CONTROLLED

3.   BASIC SILICON-CONTROLLED OPERASI RECTIFIER

4.   KARAKTERISTIK DAN PERINGKAT SCR

5.   SCR KONSTRUKSI DAN TERMINAL IDENTIFIKASI

6.   APLIKASI SCR

7.   SWITCH SILIKON-CONTROLL

8.   GATE TURN-OFF SWITCH

9.   LIGHT-ACTIVATEDSCR

10. SHOCKLEY DIODE

11. DIAC

12. TRIAC

13. TRANSISTOR UNIJUNCTION

14. FOTOTRANSISTORS

15. OPTO-ISOLATOR

16. TRANSISTOR UNIJUNCTION PROGRAMMABLE

Terjemahan bab 21 (PNPN and Other Device)

Referensi :
Boylestad, Robert dan Louis Nashelsky.Tanpa Tahun.Electronic Devices and Circuit Theory.Ohio:Prentice Hall


21.1 PENDAHULUAN [kembali]

Sebuah keluarga perangkat pnpn empat lapis pertama-tama akan dipertimbangkan: SCR (silicon-controlled switch), SCS (silicon-controlled switch), GTO (gate turn off switch), LASCR (light-activated SCR), diikuti oleh perangkat UJT (unijunction transistor). Perangkat empat lapisan dengan mekanisme kontrol biasanya disebut sebagai thyristor, meskipun istilah ini paling sering digunakan pada SCR (silicon-controlled rectifier). 

21.2 RECTIFIER SILIKON-CONTROLLED [kembali]

SCR pertama kali diperkenalkan oleh Bell Telephone Laboratories pada tahun 1956. Beberapa area aplikasi SCR lebih umum mencakup kontrol relay, sirkuit delay waktu, pemasok daya yang diatur, switch statis, kontrol motor, helikopter, inverter, siklokonversi, pengisi baterai, sirkuit pelindung, kontrol pemanas, dan kontrol fasa.

21.3 BASIC SILICON-CONTROLLED OPERASI RECTIFIER [kembali]

SCR adalah penyearah yang terbuat dari bahan silikon dengan tiga terminal dengan tujuan untuk pengendalian. Silikon digunakan karena suhu dan kemampuan daya yang tinggi.

   

Simbol grafis untuk SCR dengan koneksi yang sesuai dengan struktur semikonduktor empat lapis. jika konduksi ke depan harus ditetapkan, anoda harus positif berkenaan dengan katoda. Ini bukan kriteria yang cukup untuk mengaktifkan perangkat. Denyut nadi yang cukup besar juga harus diaplikasikan ke gerbang untuk membentuk arus gerbang putar, yang diwakili secara simbolis oleh IGT.

 

Selama interval 0 → t1, Vgate = 0 V, rangkaian akan muncul (Vgate = 0 V setara dengan terminal gerbang yang di ground). Untuk VBE2 = Vgate = 0 V, basis arus IB2 = 0 dan IC2 akan kira-kira ICO. Dasar arus Q1, IB1 = IC2 = ICO, terlalu kecil untuk menyalakan Q1. Kedua transistor tersebut berada dalam keadaan "off", menghasilkan impedansi tinggi antara kolektor dan emitor masing-masing transistor dan representasi sirkuit terbuka untuk penyearah yang dikendalikan.

Di t = T1, pulsa VG volt akan muncul di gerbang SCR. Arus kolektor Q2 kemudian akan naik ke nilai yang cukup besar untuk mengubah Q1 on (IB1 = IC2). Saat Q1 menyala, IC1 akan meningkat, menghasilkan peningkatan IB2 yang sesuai. Kenaikan arus basis untuk Q2 akan menghasilkan peningkatan IC2 lebih lanjut. Hasilnya adalah peningkatan regeneratif arus kolektor masing-masing transistor. Resistansi anoda-ke-katoda yang dihasilkan (RSCR = V / IA) kemudian kecil karena IA besar, menghasilkan representasi rangkaian pendek untuk SCR.

 

SCR dapat dinyalakan dengan menaikkan suhu perangkat secara signifikan atau menaikkan voltase anoda ke katoda dengan nilai breakover.

Dua kemungkinan gangguan saat ini adalah IA nol saat sakelar dibuka (interupsi seri), dan kondisi yang sama terbentuk saat sakelar ditutup (shunt interruption).

 

Pergantian paksa adalah "memaksa" arus melalui SCR ke arah berlawanan dengan konduksi ke depan. Rangkaian turn-off terdiri dari transistor npn, baterai dc VB, dan generator denyut nadi. Selama konduksi SCR, transistor berada dalam keadaan "off", yaitu IB = 0 dan impedansi kolektor-ke-emitor sangat tinggi (untuk semua tujuan praktis sirkuit terbuka). Impedansi tinggi ini akan mengisolasi sirkuit turn-off dari mempengaruhi pengoperasian SCR. Untuk kondisi turn-off, pulsa positif diaplikasikan pada basis transistor, mengubahnya dengan berat, menghasilkan impedansi yang sangat rendah dari kolektor ke emitor (representasi sirkuit pendek). Potensi baterai kemudian akan muncul tepat di seberang SCR, memaksa arus melewatinya dalam arah sebaliknya untuk turn-off. Waktu turn-off dari SCRs biasanya 5 sampai 30 µS.

21.4 KARAKTERISTIK DAN PERANGKAT SCR [kembali]

 

Karakteristik SCR disediakan untuk berbagai nilai arus gerbang. Arus dan tegangan yang biasa diminati ditunjukkan pada karakteristik. Penjelasan singkat masing-masing berikut:

1.  Forward breakover voltage V (BR) F * adalah tegangan di atas yang SCR memasuki daerah konduksi. Tanda bintang (*) adalah huruf yang ditambahkan tergantung pada kondisi terminal gerbang sebagai berikut:

·         O =  Sirkuit terbuka dari G ke K

·         S = Hubungan pendek dari G ke K

·         R = Resistor dari G ke K

·         V = Bias tetap (voltase) dari G ke K

2.  Holding current (IH) adalah nilai arus di bawah mana SCR beralih dari keadaan konduksi ke daerah pemblokiran ke depan dalam kondisi yang dinyatakan.

3.  Daerah penghambat maju dan balik adalah daerah yang sesuai dengan kondisi opencircuit untuk penyearah yang dikontrol yang menghalangi arus muatan (arus) dari anoda ke katoda.

 

Karakteristik gerbang disediakan adalah versi perluasan dari wilayah yang diarsir. Peringkat tiga gerbang kepentingan terbesar, PGFM, IGFM, dan VGFM. Masing-masing disertakan pada karakteristik dengan cara yang sama untuk transistor. Kecuali sebagian wilayah yang diarsir, kombinasi arus dan voltase gerbang yang berada di dalam wilayah ini akan memicu SCR dalam rangkaian komponen yang karakteristik ini disediakan. Suhu akan menentukan bagian mana dari daerah yang diarsir harus dihindari. Parameter lain yang biasanya disertakan pada lembar spesifikasi SCR adalah turn-on time (ton), waktu turn-off (toff), suhu persimpangan (TJ), dan suhu kasus (TC), yang semuanya harusnya waktu sekarang, sampai batas tertentu, cukup jelas.

21.5 KONSTRUKSI SCR DAN IDENTIFIKASI TERMINAL [kembali]

Alas dipasang sebagai heat sink dengan mentransfer panas yang dikembangkan ke chassis dimana SCR terpasang. Identifikasi konstruksi dan terminal SCRs akan bervariasi sesuai dengan aplikasi.

21.6 APLIKASI SCR [kembali]

Simulasinya

File rangkaiannya silahkan klik disini

Saklar statis gelombang setengah gelombang ditunjukkan pada Gambar. 21.11a. Jika sakelar ditutup, arus gerbang akan mengalir selama bagian positif dari sinyal input, menghidupkan SCR. Resistor R1 membatasi besarnya arus pada gate. Ketika SCR menyala, voltase katoda anoda keoda (VF) akan turun ke nilai konduksi, sehingga arus gerbang sangat kecil dan sangat sedikit kerugian di sirkuit gerbang. Untuk daerah negatif dari sinyal input, SCR akan mati karena anoda negatif berkenaan dengan katoda. Dioda D1 disertakan untuk mencegah pembalikan arus gerbang. Hasilnya adalah sinyal half-wave-rectified melalui beban. Jika konduksi kurang dari 180° diinginkan, saklar dapat ditutup pada perpindahan fase apapun selama bagian positif dari sinyal masukan. Sakelar bisa elektronik, elektromagnetik, atau mekanis, tergantung aplikasinya.

Simulasinya

File rangkaiannya silahkan klik disini

Jika R1 rendah, SCR akan segera menyala. jika R1 meningkat, tegangan input yang lebih besar (positif) akan diperlukan untuk menyalakan SCR. Kontrol tidak dapat diperpanjang melewati perpindahan fase 90 ° sejak input maksimum pada titik ini. Jika gagal menembaki nilai tegangan masukan dan nilai yang lebih rendah ini pada kemiringan input yang positif, respon yang sama harus diharapkan dari bagian gelombang sinyal yang diturunkan secara negatif. Operasi di sini biasanya disebut dalam istilah teknis sebagai kontrol fase resistansi setengah gelombang. Ini adalah metode yang efektif untuk mengendalikan arus rms dan oleh karena itu daya ke beban.

Simulasinya

File rangkaiannya silahkan klik disini

Aplikasi SCR pengatur pengisian baterai.

D1 dan D2 membentuk sinyal gelombang-rectified penuh di SCR1 dan baterai 12-V akan diisi. Pada tegangan baterai rendah, SCR2 berada dalam kondisi "off". Dengan SCR2 terbuka, rangkaian pengontrol SCR1 sama persis dengan rangkaian saklar saklar statis. Bila arus pada V2 cukup besar, maka gate SCR1 akan aktif. Sehingga SCR1 akan menyala dan pengisian baterai akan dimulai. Pada awal pengisian, voltase baterai rendah akan menyebabkan tegangan pada R juga rendah. Tegangan pada R terlalu kecil untuk menyebabkan konduksi pada Zener 11.0-V. Zener secara efektif menjadi rangkaian terbuka, dan SCR2 dalam keadaan "off" karena arus pada gate adalah nol.

Saat pengisian berlanjut, voltase baterai akan naik, di mana tegangan pada R cukup tinggi untuk menghidupkan Zener dan SCR2 11.0-V. Setelah SCR2 menyala, representasi shortcircuit untuk SCR2 akan menghasilkan rangkaian pembagi tegangan pada R1 dan R2. Sehingga, arus pada V2  terlalu kecil untuk menghidupkan SCR1. Bila ini terjadi, saat baterai terisi penuh dan kondisi sirkuit terbuka, SCR1 akan memotong arus pengisian.

Simulasinya

File rangkaiannya silahkan klik disini

Diagram skematik dari kontrol pemanas 100-W menggunakan SCR. SCR berfungsi sebagai amplifier arus pada elemen load-switching. Ini bukan amplifier dalam arti memperbesar tingkat arus termostat. Melainkan perangkat yang tingkat arusnya lebih tinggi dikendalikan oleh perilaku termostat.

Bila termostat terbuka, voltase kapasitor akan mengisi ke potensial gerbang melalui masing-masing pulsa sinyal yang diperbaiki. Konstanta waktu pengisian ditentukan oleh produk RC. Ini akan memicu SCR selama setiap setengah siklus sinyal input, yang memungkinkan aliran muatan (arus) ke pemanas. Seiring dengan kenaikan suhu, termostat konduktif akan menghubungkan kapasitor dengan pendek, sehingga menghilangkan kemungkinan pengisian kapasitor ke potensial tembak dan memicu SCR. 510 kΩ Resistor kemudian akan berkontribusi untuk mempertahankan arus yang sangat rendah (kurang dari 250 µA) melalui termostat.

Simulasinya

File rangkaiannya silahkan klik disini

Aplikasi SCR sistem pencahayaan darurat satu sumber yang akan mempertahankan muatan pada baterai 6-V.

Sinyal yang dilipat gelombang penuh akan muncul di lampu 6-V karena dioda D2 dan D1. Kapasitor C1 akan mengisi voltase sedikit kurang dari selisih antara nilai puncak sinyal gelombang-rectified dan dc pada R2 yang ditetapkan oleh baterai 6-V.. Baterai diisi melalui R1 dan D1 pada tingkat yang ditentukan oleh R1. Pengisian hanya akan terjadi bila anoda D1 lebih positif daripada katodanya. Tingkat dc dari sinyal gelombang penuh yang diperbaiki akan memastikan bahwa bola lampu dinyalakan saat daya menyala. Jika daya harus gagal, kapasitor C1 akan keluar melalui D1, R1, dan R3 sampai katoda SCR1 kurang positif daripada anoda. Pada saat bersamaan, persimpangan R2 dan R3 akan menjadi positif dan membangun tegangan gerbang-ke-katoda yang cukup untuk memicu SCR. Setelah menyala, baterai 6-V akan dilepaskan melalui SCR1 dan memberi energi pada lampu dan menjaga pencahayaannya. Begitu daya dipulihkan, kapasitor C1 akan mengisi ulang dan membangun kembali keadaan tidak bersuara SCR1.

21.7 SWITCH SILIKON-CONTROLLED [kembali]

Sebuah pulsa negatif di gerbang anoda akan maju-bias persimpangan base-to-emitor Q1, menyalakannya. Arus pengumpul arus yang dihasilkan IC1 akan menyala pada Q2, menghasilkan aksi regeneratif dan keadaan pada perangkat SCS. Nadi positif pada gerbang anoda akan membalikkan bias persimpangan base-to-emitor Q1, mematikannya, menghasilkan keadaan "off" opencircuit pada perangkat. Secara umum, arus anoda pemicu (turn-on) arus lebih besar dari pada gerbang katoda yang dibutuhkan saat ini. Untuk satu perangkat SCS representatif, arus anoda pemicu arus adalah 1,5 mA sedangkan gerbang katoda yang dibutuhkan saat ini adalah 1u A. Arus gerbang turn-on yang dibutuhkan pada kedua terminal dipengaruhi oleh banyak faktor.

  

Tiga dari jenis sirkuit turn-off yang lebih mendasar untuk SCS, transistor melakukan banyak tekanan, menghasilkan karakteristik impedansi rendah (short-circuit) antara kolektor dan emitor. Cabang low-impedance ini mengalihkan arus anoda dari SCS, menjatuhkannya di bawah nilai holding dan akibatnya mematikannya. Demikian pula, denyut nadi positif pada gerbang anoda akan mengubah SCS dari mekanisme yang dijelaskan di bagian ini sebelumnya. Rangkaian c dapat dimatikan oleh denyut nadi dengan magnitudo yang tepat di gerbang katoda. Karakteristik turn-off hanya mungkin jika nilai RA yang benar digunakan. 

Simulasinya

File rangkaiannya silahkan klik disini

           Satu aplikasi sederhana untuk SCS sebagai alat penginderaan tegangan. Ini adalah sistem alarm dengan n input dari berbagai stasiun. Setiap input tunggal akan menghidupkan SCS tertentu, menghasilkan relay alarm yang berenergi dan cahaya di sirkuit gerbang anoda untuk menunjukkan lokasi input (gangguan).

RS mewakili resistor suhu, cahaya, atau peka radiasi. Potensi gerbang katoda ditentukan oleh hubungan pembagi yang ditetapkan oleh RS dan resistor variabel. Potensial gerbang adalah sekitar 0 V jika RS sama dengan nilai yang ditetapkan oleh resistor variabel karena kedua resistor akan memiliki 12 V di atasnya. Namun, jika RS menurun, potensi persimpangan akan meningkat sampai SCS bias maju, menyebabkan SCS menyala dan memberi energi pada alarm relay.

Resistor 100 kΩ disertakan untuk mengurangi kemungkinan pemicu perangkat secara kebetulan melalui fenomena efek tingkat. Hal ini disebabkan oleh tingkat kapasitansi yang menyimpang antara gerbang. Frekuensi tinggi transien dapat membentuk arus basis yang memadai untuk mengubah SCS secara tidak sengaja. Perangkat di-reset dengan menekan tombol reset, yang pada gilirannya membuka jalur konduksi SCS dan mengurangi arus anoda menjadi nol. 

21.8 GATE TURN-OFF SWITCH [kembali]

Keuntungan dari GTO atas SCR atau SCS adalah kenyataan bahwa ia dapat dinyalakan atau dimatikan dengan menerapkan pulsa yang tepat ke gerbang katoda (tanpa gerbang anoda dan sirkuit terkait yang diperlukan untuk SCS). Konsekuensi dari kemampuan turnoff ini adalah peningkatan besarnya arus gerbang yang dibutuhkan untuk memicu. 

   

Karakteristik masukan gerbang GTO dan sirkuit turn-off dapat ditemukan dalam lembar manual atau spesifikasi yang komprehensif. Mayoritas sirkuit turn-off SCR juga dapat digunakan untuk GTO.

Beberapa area aplikasi untuk GTO meliputi counter, generator denyut nadi, multivibrator, dan regulator tegangan. Gambar 21.23 adalah ilustrasi generator gigi gergaji sederhana yang menggunakan GTO dan dioda Zener.

Simulasinya

File rangkaiannya silahkan klik disini

Saat pasokan berenergi, GTO akan menyala, sehingga ekivalen rangkaian pendek dari anoda ke katoda. Kapasitor C1 kemudian akan mulai mengisi voltase suplai. Sebagai tegangan kapasitor C1 di atas potensi Zener, pembalikan pada tegangan gate-to-cathode akan menghasilkan, membentuk pembalikan arus gerbang. Akhirnya, gerbang negatif saat ini akan cukup besar untuk mematikan GTO. Begitu GTO mati, menghasilkan representasi opencircuit, kapasitor C1 akan melepaskan resistor R3. Waktu pembuangan akan ditentukan oleh konstanta waktu rangkaian ꞇ = R3C1. Pilihan yang tepat dari R3 dan C1 akan menghasilkan bentuk gelombang gigi gergaji. Setelah output potensial Vo turun di bawah VZ, GTO akan menyala dan prosesnya akan berulang.

21.9 LIGHT-ACTIVATED SCR [kembali]

 

          Rangkaian perangkat pnpn SCR yang menyala ringan (LASCR). Pintu gerbang juga disediakan untuk memungkinkan pemicu perangkat menggunakan metode SCR biasa. Permukaan pemasangan untuk pelet silikon adalah sambungan anoda untuk perangkat. Beberapa area aplikasi untuk LASCR meliputi kontrol cahaya optik, relay, kontrol fasa, kontrol motor, dan berbagai aplikasi komputer. 

Karakteristik (pemicu cahaya) LASCR bahwa kenaikan suhu persimpangan menghasilkan pengurangan energi cahaya yang dibutuhkan untuk mengaktifkan perangkat.

Simulasinya

File rangkaiannya silahkan klik disini

         Pada rangkaian AND dan OR ketika cahaya jatuh pada LASCR1 dan LASCR2 akan representasi rangkaian pendek untuk masing-masing berlaku dan tegangan suplai muncul di seluruh muatan. Untuk rangkaian OR, energi cahaya yang diaplikasikan pada LASCR1 atau LASCR2 akan menghasilkan tegangan suplai yang muncul di seluruh beban. LASCR paling sensitif terhadap cahaya saat terminal gerbang terbuka. Sensitivitasnya dapat dikurangi dan dikontrol agak oleh penyisipan resistor gerbang.

Analog semikonduktor relay elektromekanis. Perhatikan bahwa ia menawarkan isolasi lengkap antara elemen input dan switching. Aliran energi dapat dilewatkan melalui dioda pemancar cahaya atau lampu. Cahaya kejadian akan menyebabkan LASCR menyala dan membiarkan aliran muatan (arus) melalui beban seperti yang ditetapkan oleh suplai dc. LASCR dapat dimatikan dengan menggunakan tombol reset S1. Sistem ini menawarkan keuntungan tambahan melalui saklar elektromekanik umur panjang, respons mikrodetik, ukuran kecil, dan penghapusan kontak mental.

21.10 SHOCKLEY DIODE [kembali]

           Dioda Shockley adalah dioda pnpn empat lapis dengan hanya dua terminal eksternal. Perangkat berada dalam kondisi off state (representasi sirkuit terbuka) sampai tegangan pecah tercapai, dimana kondisi avalanche saat terjadi dan perangkat menyala (representasi sirkuit pendek).

Simulasinya

File rangkaiannya silahkan klik disini

Salah satu penerapan umum dioda Shockley sebagai pemicu untuk SCR. Bila rangkaian berenergi, voltase kapasitor akan mulai berubah menuju tegangan suplai. Akhirnya, tegangan di kapasitor akan cukup tinggi untuk pertama kali menyalakan dioda Shockley dan kemudian SCR.

21.11 DIAC [kembali]

Diac pada dasarnya adalah kombinasi paralel-inverse dua terminal semikonduktor yang memungkinkan pemicu di kedua arah. Karakteristik perangkat menunjukkan bahwa ada tegangan breakover di kedua arah. Kemungkinan kondisi ini di kedua arah dapat digunakan untuk keuntungan maksimalnya dalam aplikasi ac.

Terminal tidak disebut sebagai katoda. Sebagai gantinya, ada anoda 1 (atau elektroda 1) dan anoda 2 (atau elektroda 2). Bila anoda 1 positif terhadap anoda 2, lapisan semikonduktor yang diminati adalah p1n2p2 dan n3. Untuk anoda 2 positif terhadap anoda 1, lapisan yang berlaku adalah p2n2p1 dan n1. Tegangan penguraian sangat dekat besarnya namun dapat bervariasi dari minimum 28 V sampai maksimum 42 V. Mereka terkait dengan persamaan berikut yang tersedia dalam lembar spesifikasi:

VBR1 = VBR2 ± 0.1VBR2

Simulasinya

File rangkaiannya silahkan klik disini

Saat tubuh manusia mendekati elektroda penginderaan, kapasitansi antara elektroda dan ground akan meningkat. UJT yang dapat diprogram (PUT) adalah alat yang akan menyala (masuk ke keadaan hubung singkat) bila voltase anoda (VA) paling sedikit 0,7 V (untuk silikon) lebih besar dari tegangan gerbang (VG). 

Saat tegangan masukan naik, voltase diac VG akan mengikuti seperti yang ditunjukkan pada gambar sampai potensi penembakan tercapai. Kemudian akan menyala dan tegangan diac akan turun secara substansial, seperti yang ditunjukkan. Perhatikan bahwa diac pada dasarnya adalah keadaan sirkuit terbuka sampai menyala. Sebelum elemen kapasitif diperkenalkan, tegangan VG akan sama dengan input. Karena VA dan VG mengikuti input, VA tidak akan pernah lebih besar dari VG sebesar 0,7 V dan menghidupkan perangkat. Namun, saat elemen kapasitif diperkenalkan, voltase VG akan mulai ketinggalan dengan tegangan masukan dengan sudut yang meningkat. Oleh karena itu ada titik yang ditetapkan di mana VA dapat melebihi VG sebesar 0,7 V dan menyebabkan perangkat yang dapat diprogram menjadi api. Arus berat terbentuk melalui PUT pada titik ini, menaikkan voltase VK dan menyalakan SCR. Arus SCR yang berat kemudian akan ada melalui beban, bereaksi terhadap kehadiran orang yang mendekati.

21.12 TRIAC [kembali]

Triac pada dasarnya adalah diac dengan terminal gerbang untuk mengendalikan kondisi turn-on dari perangkat bilateral di kedua arah. 

  

Simbol grafis untuk perangkat dan distribusi lapisan semikonduktor disediakan dengan foto-foto perangkat. Untuk setiap kemungkinan arah konduksi, ada kombinasi lapisan semikonduktor yang kondisinya akan dikendalikan oleh sinyal yang diaplikasikan ke terminal gerbang.

Simulasinya

File rangkaiannya silahkan klik disini

Salah satu aplikasi mendasar dari triac. Dalam kapasitas ini, ia mengendalikan daya ac ke beban dengan menyalakan dan mematikan selama daerah positif dan negatif dari sinyal sinusoidal masukan. Tindakan rangkaian ini selama bagian positif dari sinyal masukan sangat mirip dengan yang dihadapi untuk dioda Shockley. Keuntungan dari konfigurasi ini adalah bahwa selama bagian negatif dari sinyal input, jenis respons yang sama akan terjadi karena kedua diac dan triac dapat menyala dalam arah sebaliknya.. Dengan memvariasikan resistor R, sudut konduksi dapat dikontrol. Ada unit yang tersedia saat ini yang bisa menangani lebih dari 10 kW load.

OTHER DEVICE

21.13 TRANSISTOR UNIJUNCTION [kembali]

UJT adalah perangkat tiga terminal yang memiliki konstruksi dasar. Sebuah lempengan bahan standar yang dilumasi dengan ringan (karakteristik ketahanan yang meningkat) n-type memiliki dua kontak dasar yang melekat pada kedua ujung satu permukaan dan batang aluminium yang dipadukan ke permukaan yang berlawanan. Sambungan p-n perangkat dibentuk pada batas batang aluminium dan lempeng silikon tipe-n. Sambungan p-n tunggal menyumbang terminologi unijunction. Ini awalnya disebut duo (double) base diode karena adanya dua kontak dasar. Batang aluminium dijalin dengan lempeng silikon pada suatu titik yang dekat dengan basis 2 kontak dari pada kontak dasar 1 dan bahwa terminal dasar dibuat positif sehubungan dengan terminal dasar 1 oleh volt VBB. Efek masing-masing akan menjadi jelas dalam paragraf untuk diikuti.

Kaki emitor ditarik pada sudut ke garis vertikal yang mewakili lempengan bahan tipe-n. Kepala panah mengarah ke arus arus konvensional (lubang) saat perangkat berada dalam keadaan maju-bias, aktif, atau melakukan.

Simulasinya

File rangkaiannya silahkan klik disini

Dua resistor (satu fixed, satu variabel) dan satu dioda. Resistansi RB1 ditunjukkan sebagai resistor variabel karena besarnya akan bervariasi dengan IE saat ini. Sebenarnya, untuk transistor unijunction representatif, RB1 bisa bervariasi dari 5 kΩ Sampai 50Ω Untuk perubahan IE yang sesuai dari 0 sampai 50 µA. Resistansi interbase RBB adalah hambatan perangkat antara terminal B1 dan B2 saat IE = 0. Dalam bentuk persamaan,

R_BB  = (R_B1  + R_B2)_IE  = 0

(RBB biasanya berada dalam kisaran 4 sampai 10 kΩ) Posisi batang aluminium akan menentukan nilai relatif RB1 dan RB2 dengan IE = 0. Besarnya VRB1 ditentukan oleh aturan pembagi tegangan dengan cara berikut:

Huruf Yunani (eta) disebut rasio hambatan intrinsik perangkat dan ditentukan oleh

Untuk emitor potensial yang diaplikasikan (VE) lebih besar dari VRB1 ( =  ɳVBB) dengan penurunan voltase dioda VD (0,35 → 0,70 V), dioda akan menyala. Asumsikan representasi rangkaian pendek (berdasarkan ideal), dan IE akan mulai mengalir melalui RB1. Dalam bentuk persamaan, potensi penembakan emitor diberikan oleh

Potensi emitor di sebelah kiri titik puncak, magnitudo IE tidak pernah lebih besar dari IEO (diukur dalam microampere). IEO saat ini sesuai sangat erat dengan ICO kebocoran arus balik dari transistor bipolar konvensional. Daerah ini disebut daerah cut off. Setelah konduksi terbentuk, potensi emitor VE akan turun dengan kenaikan IE. Ini sesuai dengan penurunan RB1 yang menurun untuk meningkatkan IE saat ini.

Perangkat ini memiliki daerah resistansi negatif yang cukup stabil untuk digunakan dengan keandalan yang besar di bidang aplikasi yang tercantum sebelumnya. Akhirnya, titik lembah akan tercapai, dan peningkatan lebih lanjut di IE akan menempatkan perangkat di wilayah jenuh. Di wilayah ini, pendekatan karakteristik dari dioda semikonduktor di sirkuit ekuivalen.

Penurunan resistansi di daerah aktif disebabkan oleh lubang yang disuntikkan ke lempengan n-tipe dari batang tipe aluminium saat konduksi terbentuk. Kandungan lubang yang meningkat pada material tipe-n akan menghasilkan peningkatan jumlah elektron bebas dalam lempengan, yang menghasilkan peningkatan konduktivitas dan penurunan resistansi.

IEO (µA) tidak terbukti karena skala horizontal ada di milliamperes. Perpotongan masing-masing kurva dengan sumbu vertikal adalah nilai VP yang sesuai. Untuk nilai tetap ƞ dan VD, besarnya VP akan bervariasi seperti VBB, yaitu,

 

Identifikasi terminal diberikan pada gambar yang sama dengan foto perwakilan UJT. Perhatikan bahwa terminal dasar berlawanan satu sama lain sementara terminal emitor berada di antara keduanya. Selain itu, terminal dasar yang dihubungkan dengan potensi yang lebih tinggi lebih dekat dengan ekstensi pada bibir casing.

Simulasinya

File rangkaiannya silahkan klik disini

Resistor R1 harus dipilih untuk memastikan bahwa garis beban yang ditentukan oleh R1 melewati karakteristik perangkat di daerah resistansi negatif, yaitu di sebelah kanan titik puncak tetapi ke kiri titik lembah.

Jika garis beban gagal melewati ke kanan titik puncak, perangkat tidak dapat dinyalakan. Persamaan untuk R1 yang akan memastikan kondisi turn-on dapat terbentuk jika kita mempertimbangkan titik puncak di mana IR1 = IP dan VE = VP. (Persamaan IR1 = IP berlaku karena arus pengisian kapasitor, seketika ini adalah nol. Artinya, kapasitor pada saat tertentu ini berubah dari pengisian ke keadaan pemakaian.)

Simulasinya

File rangkaiannya silahkan klik disini

Resistansi R2 harus dipilih cukup kecil untuk memastikan bahwa SCR tidak dinyalakan oleh voltase VR2, saat IE ≡ 0 A. Voltase VR2 kemudian diberikan oleh:

 

Simulasinya

File rangkaiannya silahkan klik disini

Kapasitor C akan menentukan, interval waktu antara pulsa pemicu dan rentang waktu masing-masing pulsa. Pada saat itu tegangan suplai dc V diterapkan, voltase vE = VC akan mengisi V volt dari VV dengan konstanta waktu τ = R1C.

Persamaan umum untuk periode pengisian adalah

Persamaan pengosongan untuk tegangan V_C = V_E adalah sebagai berikut:

Simulasinya

File rangkaiannya silahkan klik disini

Jaringan ekivalen muncul dan besaran R1 dan RB2 biasanya sedemikian rupa sehingga jaringan Thévenin untuk jaringan yang mengelilingi kapasitor C hanya akan sedikit terpengaruh oleh kedua resistor ini. Meskipun V adalah tegangan yang cukup tinggi, kontribusi pembagi tegangan terhadap tegangan Thévenin dapat diabaikan.

Menggunakan ekuivalen yang dikurangi untuk tahap pelepasan akan menghasilkan pendekatan berikut untuk nilai puncak VR2:

21.14 FOTOTRANSISTORS [kembali]

Arus yang disebabkan oleh efek fotolistrik adalah arus dasar transistor. Jika notasi I_A untuk arus Basis fotoinduced, arus kolektor yang dihasilkan, perkiraan pada basis adalah

 

Kesamaan antara kurva ini dan kurva bipolar khas. peningkatan intensitas cahaya sesuai dengan kenaikan arus kolektor. Untuk mengembangkan tingkat keakraban yang lebih besar dengan unit pengukuran intensitas cahaya, miliwatt per sentimeter persegi, kurva arus basis versus kerapatan fluks muncul.

      

        Perhatikan kenaikan eksponensial arus basis dengan meningkatnya kerapatan fluks. Pada gambar yang sama, sketsa phototransistor dilengkapi dengan identifikasi terminal dan keselarasan sudut. Beberapa area aplikasi untuk fototransistor mencakup pembaca kartu punch, sirkuit logika komputer, kontrol pencahayaan (jalan raya, dll.), Indikasi tingkat, relay, dan sistem penghitungan.

Sebuah pintu gerbang isolasi tinggi menggunakan tiga fototransistor dan tiga LED (light-emitting diode). LED adalah perangkat semikonduktor yang memancarkan cahaya pada intensitas yang ditentukan oleh arus maju melalui perangkat. Perilaku rangkaian seharusnya relatif mudah dipahami. Terminologi isolasi tinggi hanya mengacu pada kurangnya sambungan listrik antara sirkuit input dan output.

21.15 OPTO-ISOLATOR [kembali]

OPTO-isolator adalah alat yang menggabungkan banyak karakteristik. Respons panjang gelombang masing-masing perangkat disesuaikan agar identik sekuat mungkin untuk memungkinkan ukuran coupling yang paling tinggi. 

Dua konfigurasi chip yang disediakan. Ada tutup isolasi transparan di antara setiap rangkaian elemen yang tertanam dalam struktur (tidak terlihat) untuk memungkinkan jalannya cahaya. Mereka dirancang dengan waktu respons yang sangat kecil sehingga bisa digunakan untuk mentransmisikan data dalam kisaran megahertz.

        Rating maksimum dan karakteristik listrik untuk model IL-1 disediakan. I_CEO diukur dalam nanoamperes dan bahwa disipasi daya LED dan transistor hampir sama.

Kurva karakteristik optoelektronik untuk setiap saluran. Efek temperatur yang sangat terasa pada arus keluaran pada suhu rendah namun respons tingkat yang cukup pada suhu kamar di atas (25 ° C). Tingkat I_CEO terus meningkat dengan memperbaiki teknik desain dan konstruksi.

Kurva tidak mencapai 1 µA sampai suhu naik di atas 75 ° C.

Karakteristik transfer bandingkan arus LED masukan (yang menentukan fluks bercahaya) ke arus kolektor arus keluaran transistor (yang arus dasarnya ditentukan oleh fluks kejadian).

Sebenarnya, kurva menunjukkan bahwa tegangan V_CE mempengaruhi arus kolektor yang dihasilkan hanya sangat sedikit.

Waktu pengalihan OPTO-isolator menurun seiring dengan meningkatnya arus, sedangkan untuk banyak perangkat justru sebaliknya.

 Hanya 2 µS untuk arus kolektor 6 mA dan beban RL 100 Ω Keluaran relatif versus suhu muncul.

  

Skema representasi untuk photodiode, foto-Darlington, dan foto-SCR optoisolator

21.16 TRANSISTOR UNIJUNCTION PROGRAMMABLE [kembali]

PUT adalah perangkat pnpn empat lapis dengan gerbang yang terhubung langsung ke lapisan tipe n yang terjepit. 

Simulasinya

File rangkaiannya silahkan klik disini

SCR memiliki mekanisme kontrol yang memungkinkan duplikasi karakteristik SCR yang khas. Istilah programmable diaplikasikan karena RBB, ƞ , dan VP seperti yang didefinisikan untuk UJT dapat dikendalikan melalui resistor RB1, RB2, dan voltase suplai VBB. Penerapan aturan pembagi tegangan, ketika IG = 0:

Karakteristik perangkat seperti yang tertera pada diagram, keadaan "off" (saya rendah, V antara 0 dan VP) dan keadaan "on" (I ≥ I_V, V ≥ V_V) dipisahkan oleh wilayah yang tidak stabil seperti yang terjadi pada UJT. Artinya, perangkat tidak dapat bertahan dalam keadaan tidak stabil-ia hanya akan beralih ke status stabil "off" atau "on".

UJT, RB1 dan RB2 mewakili resistansi massal dan basis kontak ohmik dari perangkat - keduanya tidak dapat diakses. PUT memberikan ukuran kontrol pada tingkat VP yang diperlukan untuk menghidupkan perangkat. Meskipun karakteristik PUT dan UJT serupa, puncak dan arus lembah PUT biasanya lebih rendah dari pada UJT yang diberi nilai sama. Selain itu, tegangan operasi minimum juga kurang untuk PUT.

Jika jaringan Thévenin diambil yang setara dengan jaringan di sebelah kanan terminal gerbang, jaringan akan berakibat. Resistansi RS yang dihasilkan penting karena sering disertakan dalam lembar spesifikasi karena mempengaruhi tingkat IV.

Perangkat dalam status "off" tidak akan berubah keadaannya sampai tegangan VP seperti yang didefinisikan oleh VG dan VD tercapai. Tingkat arus sampai IP tercapai sangat rendah, sehingga rangkaian terbuka setara karena R = V (tinggi) / I (rendah) akan menghasilkan tingkat resistensi yang tinggi. Ketika VP tercapai, perangkat akan beralih melalui wilayah yang tidak stabil ke keadaan "on", di mana voltase lebih rendah tapi arusnya lebih tinggi, sehingga menghasilkan resistansi terminal R = V (rendah) / I (tinggi), yang cukup kecil, mewakili hubung singkat yang setara dengan perkiraan. Oleh karena itu perangkat beralih dari opencircuit ke keadaan hubung singkat pada suatu titik yang ditentukan oleh pilihan RB1, RB2, dan VBB. Setelah perangkat berada dalam status "on", penghapusan V_G tidak akan mematikan perangkat. Tingkat voltase V_AK harus dijatuhkan secukupnya untuk mengurangi arus di bawah level holding.

 

Simulasinya

File rangkaiannya silahkan klik disini

Salah satu aplikasi PUT yang populer adalah osilator relaksasi. Pasokan instan terhubung, kapasitor akan mulai mengisi voltase VBB karena tidak ada arus anoda pada titik ini. Kurva pengisian, periode T yang dibutuhkan untuk mencapai potensial tembak VP diberikan:

Saat tegangan di kapasitor sama dengan V_P, perangkat akan menyala dan sebuah arus I_A = I_P akan dibentuk melalui PUT. Jika R terlalu besar, I_P saat ini tidak dapat dibangun dan perangkat tidak akan menyala. 

           Bentuk gelombang V_A, V_G, dan V_K, menunjukkan bahwa T menentukan tegangan maksimum yang dapat dikenakan V_A. Setelah perangkat menyala, kapasitor akan dengan cepat melepaskannya melalui PUT dan R_K, menghasilkan penurunan yang ditunjukkan. Tentu saja, V_K akan puncak pada saat bersamaan karena arus singkat namun berat. V_G tegangan akan turun dengan cepat dari V_G ke tingkat yang lebih besar dari 0 V. Bila voltase kapasitor turun ke tingkat rendah, PUT sekali lagi akan mati dan siklus pengisian akan berulang.

KEMBALI KE DAFTAR ISI