„Programmable unijunction transistor“ – Versionsunterschied

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Aktuelle Version vom 25. Juli 2023, 12:59 Uhr

Abb. 1: Schaltzeichen, Schichtaufbau und Strom-Spannungs-Kurve eines programmierbaren Unijunctiontransistors.

Ein programmable unijunction transistor (PUT, englisch, dt. programmierbarer Unijunctiontransistor) ist ein Halbleiter-Bauelement und im Aufbau ähnlich einem Thyristor. Seine drei Anschlüsse werden als Gate (G), Anode (A) und Kathode (K) bezeichnet.

Aufbau und Unterschied zum Unijunctiontransistor

Abb. 2: Äquivalentschaltbild PUT und UJTs.

Abb. 3: Gesteuerte RC-Oszillatorschaltung mit einem PUT

Wie ein Thyristor besteht der PUT aus vier alternierenden p-, n-dotieren Schichten und enthält damit drei p-n-Übergänge (Abb. 1). Er hat eine Anode und eine Kathode, die an die erste bzw. an die letzte Schicht angeschlossen sind, und ein „Gate“, das mit einer der inneren Schichten verbunden ist.

Der Unijunctiontransistor (UJT) weist im Gegensatz zu einem programmierbaren Unijunctiontransistor nur einen p-n-Übergang (engl. p-n junction) auf. Die etablierte Bezeichnung „programmierbarer Unijunctiontransistor“ ist somit irreführend, da es sich nicht um eine Variation des Unijunctiontransistor (UJT) handelt, sondern um eine Variation des Thyristors.

Funktionsweise

Der PUT besitzt eine einstellbare („programmierbare“) Schaltschwelle: Legt man an Anode und Kathode eine Spannung an, so fließt kein Strom, solange die Schwellenspannung (U_S ~ U_P) nicht erreicht wird. Übersteigt die angelegte Spannung jedoch den Schwellspannungswert, so wird die A-K-Strecke des PUT leitend. Die Schwellenspannung kann über eine an das Gate angelegte Spannung U_G modifiziert („programmiert“) werden. Abb. 1 zeigt das Schaltzeichen, den Schichtaufbau und die typische Strom-Spannungs-Kurve eines PUT.

Anwendungsbereiche

PUTs sind nicht direkt mit konventionellen UJTs austauschbar, obwohl PUTs ähnliche Funktionen ausführen. In der richtigen Schaltkreisauslegung mit zwei „programmierenden“ Widerständen zur Einstellung des Systemparameters η verhalten sie sich wie konventionelle UJTs (Abb. 2). Der 2N6027 ist ein Beispiel für derartige Bauelemente.

Es ist ein Vorteil der PUTs, dass man mit ihnen Oszillatoren aus wenigen diskreten Bauelementen aufbauen kann (Abb. 3). Da der gleiche Zweck aber auch mit preisgünstigen integrierten Schaltkreisen erreichbar ist (z. B. Timer NE555), werden PUTs nur noch selten eingesetzt.

Mathematische Beschreibung

Die Berechnung der elektrischen Größen aus Abb. 2 erfolgt mit den unten stehenden Gleichungen:

R_{\text{BB}}=R_{\text{B1}}+R_{\text{B2}}\,

R_{\text{G}}={\frac {R_{\text{B1}}\cdot R_{\text{B2}}}{R_{\text{B1}}+R_{\text{B2}}}}\,

\eta ={\frac {R_{\text{B1}}}{R_{\text{B1}}+R_{\text{B2}}}}\,

U_{\text{G}}=\eta \cdot U_{\text{BB}}\,

U_{\text{P}}=U_{G}+U_{\text{AK}}\,

wobei $\eta$ ein Systemparameter ist.

Literatur

Charles Platt, Philip Steffan (Übers.): Make: Elektronik: Lernen durch Entdecken. O’Reilly Verlag, Köln 2010, S. 83f.

Weblinks

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+[[Datei:PUT-SNG-ABB01.svg|mini|Abb. 1:  Schaltzeichen, Schichtaufbau und Strom-Spannungs-Kurve eines programmierbaren Unijunctiontransistors.]]
-{{QS-Antrag|22. November 2010|2=Vollprogramm -- [[Benutzer:Sarion|Sarion]]&nbsp;<sub>[[Benutzer Diskussion:Sarion|!?]]</sub> 13:44, 22. Nov. 2010 (CET)}}
+Ein {{lang|en|'''programmable unijunction transistor'''}} (PUT, {{enS}}, dt. ''programmierbarer Unijunctiontransistor'') ist ein [[Halbleiter]]-[[elektronisches Bauelement|Bauelement]] und im Aufbau ähnlich einem [[Thyristor]]. Seine drei Anschlüsse werden als [[Gate-Elektrode|Gate]] (G), [[Anode]] (A) und [[Kathode]] (K) bezeichnet.
+== Aufbau und Unterschied zum Unijunctiontransistor ==
-[[Datei:ProgrammableUnijunctionTransistor01.jpg|thumb|right|Abb.1:  Schaltzeichen, Schichtaufbau und Strom-Spannungskurve eines Programmierbaren Unijunction Transistors.]]
+[[Datei:PUT-SNG-ABB02.svg|mini|Abb. 2: Äquivalentschaltbild PUT und UJTs.]]
+[[Datei:PUT-SNG-ABB03.svg|mini|Abb. 3: Gesteuerte RC-Oszillatorschaltung mit einem PUT]]
+Wie ein Thyristor besteht der PUT aus vier alternierenden p-, n-dotieren Schichten und enthält damit drei p-n-Übergänge (Abb. 1). Er hat eine Anode und eine Kathode, die an die erste bzw. an die letzte Schicht angeschlossen sind, und ein „Gate“, das mit einer der inneren Schichten verbunden ist.
+Der [[Unijunctiontransistor]] (UJT) weist im Gegensatz zu einem programmierbaren Unijunctiontransistor nur einen [[p-n-Übergang]] (engl. {{lang|en|p-n junction}}) auf. Die etablierte Bezeichnung „programmierbarer Unijunctiontransistor“ ist somit irreführend, da es sich nicht um eine Variation des Unijunctiontransistor (UJT) handelt, sondern um eine Variation des Thyristors.
-Ein '''Programmable Unijunction Transistor''' (= PUT) ist ein elektronisches [[Halbleiter]]–Bauelement mit drei Anschlüssen, dem [[Gate]] (G), der [[Anode]] (A) und der [[Kathode]] (K). Der PUT besitzt eine einstellbare („programmierbare“) Schaltschwelle: Legt man an Anode und Kathode eine Spannung an, so fließt kein Strom, solange die Schwellenspannung (U<sub>S</sub> ~ U<sub>P</sub>) nicht erreicht wird. Übersteigt die angelegte Spannung jedoch den Schwellspannungswert, so wird die A-K – Strecke des PUT leitend. Die Schwellenspannung kann über eine an das Gate angelegte Spannung U<sub>G</sub> modifiziert („programmiert“) werden. Abb. 1 zeigt das Schaltzeichen, den Schichtaufbau und die typische Spannungs/Stromkurve eines PUT.
+== Funktionsweise ==
-[[Datei:PUT Scheme 02.jpg|thumb|right|Abb.2: Äquivalentschaltbild PUT und UJTs.]]
+Der PUT besitzt eine einstellbare („programmierbare“) Schaltschwelle: Legt man an Anode und Kathode eine Spannung an, so fließt kein Strom, solange die Schwellenspannung (''U''<sub>S</sub>&nbsp;~&nbsp;''U''<sub>P</sub>) nicht erreicht wird. Übersteigt die angelegte Spannung jedoch den [[Schwellspannung]]swert, so wird die A-K-Strecke des PUT leitend. Die Schwellenspannung kann über eine an das Gate angelegte Spannung ''U''<sub>G</sub> modifiziert („programmiert“) werden. Abb. 1 zeigt das Schaltzeichen, den Schichtaufbau und die typische Strom-Spannungs-Kurve eines PUT.
+== Anwendungsbereiche ==
-Die Bezeichnung des PUT als Unijunction – Transistor ist irreführend, denn ein „[[Unijunctiontransistor]]“ (= UJT) ist ein elektronisches Halbleiterbauelement, welches nur einen p/n-Halbleiter - Übergang (engl.: junction) aufweist. Ein UJT besitzt drei Anschlüsse: Einen Emitter (E) und zwei Basen (B1 und B2). Die Basis wird aus zwei Siliziumstreifen gebildet, die aus schwach dotierten n-Typ – Silizium bestehen. Zwei ohmsche Kontakte B1 und B2 sind an den Enden der Streifen angeschlossen. Der Emitter ist vom p-Typ und sehr stark dotiert. Der Widerstand, der sich zwischen zwischen B1 und B2 bei offenem Emitter einstellt, heißt Interbasiswiderstand (engl.: interbase resistance). Der ursprüngliche Unijunction Transistor (UJT) ist eine einfache Konstruktion, die im Wesentlichen aus einem n-Typ Halbleiterstreifen besteht, in den etwas p-Typ dotiertes Material ein Stück entlang seiner Länge eindiffundiert wurde. Der 2N2646 ist die am häufigsten verwendete Version eines UJT, der in den 70ger und 80ger Jahren des 20. Jahrhunderts verwendet wurde, seitdem aber an Bedeutung verloren hat.
+PUTs sind nicht direkt mit konventionellen UJTs austauschbar, obwohl PUTs ähnliche Funktionen ausführen. In der richtigen Schaltkreisauslegung mit zwei „programmierenden“ Widerständen zur Einstellung des Systemparameters η verhalten sie sich wie konventionelle UJTs (Abb. 2). Der 2N6027 ist ein Beispiel für derartige Bauelemente.
+Es ist ein Vorteil der PUTs, dass man mit ihnen Oszillatoren aus wenigen diskreten Bauelementen aufbauen kann (Abb. 3). Da der gleiche Zweck aber auch mit preisgünstigen integrierten Schaltkreisen erreichbar ist (z.&nbsp;B. Timer [[NE555]]), werden PUTs nur noch selten eingesetzt.
-[[Datei:PUT Scheme 03.jpg|thumb|right|Abb.3: PUT - gesteuerte RC-Oszillatorschaltung]]
+== Mathematische Beschreibung ==
-Der „Programmierbare Unijunction Transistor“ (PUT) ist dagegen ein naher Verwandter des Thyristors, denn wie ein Thyristor besteht der PUT aus vier alternierenden p-, n-dotieren Schichten und enthält drei Junctions (Abb. 1). Er besitzt eine Anode und eine Kathode, die an die erste und an die letzte Schicht angeschlossen sind. Desweiteren gibt es ein „Gate“, welches mit einer der inneren Schichten verbunden ist. PUTs sind nicht direkt mit konventionellen UJT austauschbar, obwohl PUTs ähnliche Funktionen ausführen. In der richtigen Schaltkreisauslegung mit zwei „programmierenden“ Widerständen zur Einstellung des Systemparameters η verhalten sie sich wie ein konventioneller UJT (Abb. 2). Der 2N6027 ist ein Beispiel für derartige Bauelemente.
-Es ist ein Vorteil der PUTs, dass man mit ihnen Oszillatoren aus wenigen diskreten Bauelementen aufbauen kann (Abb. 3). Da der gleiche Zweck aber auch mit preisgünstigen integrierten Schaltkreisen erreichbar ist (z.B. Timer [[NE555]]), werden PUTs nur noch selten eingesetzt.
 Die Berechnung der elektrischen Größen aus Abb. 2 erfolgt mit den unten stehenden Gleichungen:
+:<math> R_\text{BB} = R_\text{B1} + R_\text{B2} \,</math>
-<br />
-<math> R_{BB} = R_{B1} + R_{B2}</math><br />
-<math> R_G    =\frac{R_{B1} \cdot  R_{B2} }{R_{B1} + R_{B2} } </math> <br />  <br />
+:<math> R_\text{G}    =\frac{R_\text{B1} \cdot  R_\text{B2} }{R_\text{B1} + R_\text{B2} } \,</math>
-<math> \eta    =\frac{R_{B1}}{R_{B1} + R_{B2} } </math> <br />
+:<math> \eta    =\frac{R_\text{B1}}{R_\text{B1} + R_\text{B2} } \,</math>
-<math> U_G  =\eta \cdot U_{BB} </math> <br />
+:<math> U_\text{G}  =\eta \cdot U_\text{BB} \,</math>
-<math> U_P = U_G + U_{AK} </math> <br />
+:<math> U_\text{P} = U_G + U_\text{AK} \,</math>
-(<math> \eta </math> = Systemparameter)
+wobei <math> \eta </math> ein Systemparameter ist.
-=== Literatur ===
+== Literatur ==
-* Charles Platt, Philip Steffan (Übers.), „Make: Elektronik: Lernen durch Entdecken“, S. 83f, O'Reilly  Verlag, Köln '''2010'''
+* [[Charles Platt (Autor)|Charles Platt]], Philip Steffan (Übers.): ''Make: Elektronik: Lernen durch Entdecken.'' O’Reilly  Verlag, Köln 2010, S. 83f.
-=== Weblinks ===
+== Weblinks ==
 * http://www.circuitstoday.com/programmable-ujt
 * http://electricly.com/thyristors-part-8-the-unijunction-transistor-ujt/