سلام بر دوستان و همراهان اسمارت کامپ! امیدواریم عالی باشین. در این مقاله قصد داریم جزئیات مفیدی راجع به یک ترانزیستور تک پیوندی قابل برنامه ریزی (PUT) به شماره قطعه 2N6027 را ارائه کنیم. 6027 یک ترانزیستور تک پیوندی است که با فناوری پیشرفته UTC عرضه می شود و ولتاژ خروجی پیک بالا، ولتاژ افست کم، جریان نشتی گیت به آند پایین و ولتاژ رو به جلو (فوروارد) کم را ارائه می دهد. در اینجا معرفی مختصری در مورد این ترانزیستور ارائه می کنیم تا نیازی به جستجوی اطلاعات در مورد این ترانزیستور نداشته باشید.

معرفی 2N6027

2N6027 یک ترانزیستور تک پیوندی قابل برنامه ریزی (PUT) است که به طور گسترده در مدارهای پالس و زمان بندی، نوسان ساز و تحریک تریستور استفاده می شود.

در دسترس بودن گیت آند این ترانزیستور آن را برای کاربردهای خاص تریستور مفید می کند.

از این جهت به آن ترانزیستور قابل برنامه ریزی می گویند که مقادیری مانند ولتاژ پیک Vp و ولتاژ قطع ذاتی می توان با استفاده از دو ترانزیستور خارجی برنامه ریزی کرد.

2N6027 دارای ساختار چهار لایه است و شامل سه اتصال و سه پایانه به نام‌های آند، گیت، کاتد است.

تا زمانیکه ما PUT را به درستی بایاس نکنیم جریان در گیت برقرار نخواهد شد چراکه گیت نسبت به کاتد مثبت تر است. با این حال، وقتی ولتاژ آند را افزایش می‌دهیم، PUT روشن می‌شود و به اتصال PN اجازه می‌دهد بایاس رو به جلو (فوروارد) شود.

با کاهش مقدار ولتاژ آند زیر ولتاژ قطع، PUT خاموش می شود.

پایه بندی 2N6027

2N6027یک ترانزیستور قابل برنامه ریزی تک پیوندی است که از سه ترمینال تشکیل شده است

1: آند 2: گیت 3: کاتد

این قطعه در بسته بندی پلاستیکی ارزان قیمت T-92 ارائه می شود.

متعلق به خانواده تریستور است و دارای ساختار چهار لایه است.

بلوک دیاگرام داخلی 2N6027

شکل زیر بلوک دیاگرام داخلی 2N6027 را نشان می دهد.

از شکل مشخص است که 2N6027 دارای ساختار چهار لایه است که اولین لایه ی آن  لایه P است که نشان دهنده آند است.

لایه بعدی لایه N است که نشان دهنده پایه گیت است.

لایه سوم به حال خود رها می شود در حالی که لایه چهارم دوباره لایه P است که نشان دهنده کاتد است.

برای اتصال خارجی، اتصالات اهمی روی کاتد، گیت و آند ایجاد می شود.

ویژگی های 2N6027

این قطعه الکترونیکی شامل ویژگی های زیر است

ولتاژ فوروارد پایین

ولتاژ آفست پایین

جریان نشتی گیت کم به آند

ولتاژ پیک بالای خروجی

مشخصات PUT

مشخصه ترانزیستور تک پیوندی قابل برنامه ریزی با گراف جریان آند Ia و ولتاژ آند Va مشخص می شود.

از شکل مشخص است که ولتاژ مثبت به آند اعمال می شود و کاتد به زمین متصل می شود.

همچنین دو مقاومت خارجی به گیت متصل است که یک مدار تقسیم کننده ولتاژ ایجاد می کند.

مقادیر دو مقاومت به تعیین ولتاژ پیک و ولتاژ قطع ذاتی کمک می کند.

ولتاژ آند به کاتد مستقیماً با جریان آند متناسب است، یعنی وقتی ولتاژ را افزایش می دهیم، جریان افزایش می یابد و پیوند مانند یک پیوند PN عمل می کند.

نقطه ای که در آن ولتاژ آند به کاتد (Va) را نمی توان افزایش داد ناحیه اشباع نامیده می شود. در این منطقه حداکثر تعداد بار در محل پیوند تزریق می شود.

بعد از این نقطه اشیاع، ولتاژ آند کاهش می یابد و جریان آند افزایش می یابد. این نیز ناحیه مقاومت منفی را نشان می دهد و از این خاصیت می توان در اسیلاتورها استفاده کرد.

نقطه ای که در آن ولتاژ آند را نمی توان به زیر مقدار حداقل کاهش داد، نقطه دره نامیده می شود.

در این مرحله، PUT کاملاً اشباع شده و اتصال مانند یک پیوند P-N اشباع عمل می کند.

نقطه ای که ولتاژ آند به کاتد وارد ناحیه مقاومت منفی می شود ولتاژ پیک نامیده می شود. پیک ولتاژ را می توان در رابطه زیر نشان داد.

Vp = 0.7V + Vg = 0.7V + VR1 = 0.7V + η Vbb

اینجا η نشان دهنده نسبت توقف ذاتی است. و Vbb کل ولتاژ در شبکه مقاومت خارجی را نشان می دهد.

η نسبت بن بست ذاتی، نسبت بین R1 و مجموع R1 و R2 است. تعیین می کند که چه مقدار ولتاژ در ترمینال کاتد و گیت PUT کاهش می یابد.

η = R1/R1+R2

حداکثر مطلق نرخ

شکل زیر حداکثر نرخ مطلق ترانزیستور قابل برنامه ریزی تک پیوندی را نشان می دهد

حداکثر نرخ مطلق به عنوان رتبه بندی استرس نیز شناخته می شود.

توجه به این نکته ضروری است که مقادیر داده شده در بالا مقادیر استاندارد هستند.

اگر مقادیر از مقدار داده شده فراتر رود، می تواند به طور کلی به قطعه آسیب برساند.

اگر تنش ها از شرایط عملیاتی داده شده افزایش یابد، می تواند به قابلیت اطمینان قطعه آسیب برساند.

سیکل کاری ( duty cycle) = 1٪

آند مثبت، RGA=1000 اهم

آند منفی، RGA=Open

کاربردهای 2N6027

2n6027  به طور گسترده در مدارهای نوسانگر استفاده می شود.

در مدار پالس و زمان بندی استفاده می شود.

می توان از آن به عنوان تحریک تریستور استفاده کرد.

مثال:

شکل زیر PUT را به عنوان نوسانگر آرامش نشان می دهد. مقاومت R خازن را تا نقطه اوج شارژ می کند، سپس رسانایی سنگین نقطه عملیاتی را به سمت پایین شیب مقاومت منفی به سمت نقطه دره حرکت می دهد. یک اسپایک جریان در طول تخلیه خازن از طریق کاتد جریان می یابد و یک ولتاژ بالا در مقاومت های کاتد ایجاد می کند. پس از تخلیه خازن، نقطه عملیاتی مجدداً به شیب تا نقطه اوج باز می گردد.

مساله: محدوده مقادیر مناسب برای R در شکل بالا، برای یک نوسانگر آرامش چیست؟ مقاومت شارژ باید به اندازه کافی کوچک باشد تا جریان کافی را برای بالا بردن آند به نقطه اوج در حین شارژ کردن خازن تامین کند. پس از رسیدن به VP، ولتاژ آند با افزایش جریان کاهش می یابد (مقاومت منفی)، که نقطه عملیاتی را به سمت دره حرکت می دهد. وظیفه خازن تامین جریان IV دره است. پس از تخلیه، نقطه عملیاتی به شیب بالا به نقطه اوج باز می گردد. مقاومت باید به اندازه کافی بزرگ باشد تا هرگز IP جریان دره بالا را تامین نکند. اگر مقاومت شارژ بتواند چنین جریانی را تامین کند، مقاومت پس از تخلیه خازن جریان دره را تامین می‌کند و نقطه کار هرگز به شرایط مقاومت بالا در سمت چپ نقطه اوج بازنمی‌گردد.

در اینجا فرض می کنیم مقدار ولتاژ VBB=10V باشد. مقادیر R1 و R2 را طوری انتخاب می کنیم که η حدود 2/3 باشد. ما η و VS را محاسبه می کنیم. معادل موازی R1، R2 RG است که فقط برای انتخاب از جدول زیر استفاده می شود. همراه با VS=10، نزدیکترین مقدار به 6.3 ما، VT=0.6V را پیدا کرده و VP را محاسبه می کنیم.

ما همچنین IP و IV، جریان های اوج و دره را به ترتیب در جدول پیدا می کنیم. ما هنوز به VV، ولتاژ دره نیاز داریم. ما از 10% VBB= 1V، استفاده کردیم. با استفاده از دیتاشیت، ولتاژ رو به جلو VF=0.8V در IF=50mA پیدا می کنیم. جریان دره IV=70µA بسیار کمتر از IF=50mA است. بنابراین VV باید کمتر از VF=0.8V باشد. چقدر کمتر؟ برای ایمن بودن VV=0V را تنظیم کردیم. این باعث می شود که حد پایین در محدوده مقاومت کمی افزایش یابد.

انتخاب R > 143k تضمین می کند که نقطه عملیاتی می تواند پس از تخلیه خازن از نقطه دره بازنشانی شود. R < 755k اجازه می دهد تا VP را در نقطه اوج شارژ کنید.

شکل زیر اسیلاتور آرامش PUT را با مقادیر مقاومت نهایی نشان می دهد. یک کاربرد عملی از یک PUT که باعث ایجاد SCR می شود نیز نشان داده شده است. این مدار به یک منبع VBB فیلتر نشده (در اینجا نشان داده نشده است) که از یکسو کننده پل تقسیم شده است نیاز دارد تا پس از هر عبور از توان صفر، نوسان ساز آرامش را تنظیم مجدد کند. مقاومت متغیر باید حداقل یک مقاومت را به صورت سری با خود داشته باشد تا از آویزان شدن تنظیم پایین گلدان در نقطه دره جلوگیری کند.

گفته می شود مدارهای زمان بندی PUT تا 10 کیلوهرتز قابل استفاده هستند. اگر به جای رمپ نمایی به یک رمپ خطی نیاز است، مقاومت شارژ را با یک منبع جریان ثابت مانند دیود جریان ثابت مبتنی بر FET جایگزین کنید. یک PUT جایگزین ممکن است از یک ترانزیستور سیلیکونی PNP و NPN با حذف گیت کاتد و استفاده از گیت آند ساخته شود.