Programmable unijunction transistor

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

Ein Programmable Unijunction Transistor (PUT, dt. programmierbarer Unijunctiontransistor) ist ein elektronisches Halbleiter-Bauelement mit drei Anschlüssen, dem Gate (G), der Anode (A) und der Kathode (K).

Aufbau und Unterschied zum Unijunctiontransistor

Abb.2: Äquivalentschaltbild PUT und UJTs.

Abb.3: Gesteuerte RC-Oszillatorschaltung mit einem PUT

Der „programmierbare Unijunctiontransistor“ ist ein naher Verwandter des Thyristors, denn wie ein Thyristor besteht der PUT aus vier alternierenden p-, n-dotieren Schichten und enthält damit drei p-n-Übergänge (Abb. 1). Er besitzt eine Anode und eine Kathode, die an die erste und an die letzte Schicht angeschlossen sind. Des Weiteren gibt es ein „Gate“, welches mit einer der inneren Schichten verbunden ist.

Der programmierbare Unijunctiontransistor unterscheidet sich somit vom Unijunctiontransistor (UJT) (auch Zweizonentransistor oder Doppelbasisdiode genannt), bei dem es sich um ein elektronisches Halbleiterbauelement handelt, welches nur einen p-n-Übergang (engl. p-n junction) aufweist. Ein UJT besitzt drei Anschlüsse: Einen Emitter (E) und zwei Basen (B1 und B2). Die Bezeichung programmierbare Unijunctiontransistor ist somit irreführend.

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-Spannungskurve eines PUT.

Anwendungsbereiche

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.

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

• http://www.circuitstoday.com/programmable-ujt
• http://electricly.com/thyristors-part-8-the-unijunction-transistor-ujt/