ب- پ- آزمايشگاه الكترونيك - درس دكتر سبزپوشان تي وري آزمايش ششم هدف: بررسي ترانزيستور.UJT *لطفا قبل از آمدن به آزمايشگاه با مراجعه به كتابهاي درسي تي وري ترانزيستورهاي UJT را مطالعه فرماي يد. Uni )يكي Junction Tanito) UJT از ساده ترين عناصر الكترونيكي است كه در ساختمان داخلي آن يك اتصال pn وجود داشته و داراي سه پايه كاربرد باشد. UJT اساسا عنصروي يچ گونه است. علامت قراردادي UJT مطابق شكل (-6 ( ميباشد. فلا- UJT غالبا در مدار تايمرها تريگرها مقسمهاي اميلاتورهاوج دندانه اره اي و پله ايباشد. مطابق شكل (-6 فركانسي (fequency divide) و مقايسه كننده ها شمارندهها و ( UJT تشكيل شده از يك ميله سيليكان با ناخالصي كم نوع N كه در حول آن يك اتصال آلومينيو يم براي ايجاد كريستال p و تشكيل يكسوساز آلياژ گشته است و اميتر ناميده مي شود. دو سر ميله داراي اتصالات اهمي است كه بيس هاي را تشكيل مي دهند. ميله عملا مانند يك مقاومت ساده آن دارد و معمولا در محدودهي 4 KΩ تا K ميباشد. مدار معادل UJT مطابق شكل (-6 عمل مي كند كه مقدار مقاومتش بستگي به ناخالصي و ابعاد ( است. p η پ ب الف شكل( -6 ). الف. علامت قراردادي. ب. ساختمان داخلي. پ. مدار معادل. UJT در مدارهاورد استفاده معمولا مانند يك مقسم ولتاژ عمل نموده بيس به ولتاژ مثبت و بيس و تغييرات ولتاژ آن از ماكزيمم در بيس تا صفر در بيس اي بين بيس و بيس قرار گرفته است كسري از ولتاژ اعمال شده ما بين اميتر و بيس intinic-tanding atio ناميده ميشود پارامتر مهمي از UJT است و با η نشان داده مي باشد. به زمين يا قطب منفنبع تغذيه وصل ميشود. بنابراين باشد.چون اتصال اميتر در نقطه ظاهر مي گردد. اين كسر يا ضريب كه شود. مقدار η معمولا بين /0 5 تا 0/ 8
آزمايش شمارهي شش. آشنايي با UJT در مدار معادل و مقاومت هايله سيليكان و نماد اتصال pn تشكيل شده بين اميتر و بيس باشد. با توجه به مدار معادل داريم: X X = + = η η = + حال اگر يك ولتاژ مثبت گرفته و هيچ جريا ين مقدار η فزوني يابد به حدي به اميتر اعمال گردد در صورتيكه كوچكتر از η باشد ديود در گرايش معكوس قرار بين اميتر و بيس جاري نمي گردد و ورودي اميتر تحت اين شرايط امپدانس بزرگي دارد. هنگاميكه رسد كه از گردد. در گرايش موافق قرار مي گيرد و جريا ين اين جريان در اثر حامل هاي اقليت تزريق شده در ميله سيليكان كه به طرف بيس مقاومت بين اميتر و بيس بيشتر مقاومت و اين كاهش مقاومت باعث گرايش بيشتر شود. اين پديدهي egeneative چند اهم هم مي گردد كه آنرا مقاومت اشباع جاري رانده مي شوند بوجود مي آيد و سبب كاهش و سبب افزايش هر چه بيشتر جريان و در نتيجه كم شدن هر چه را توليد فزاينده گويند. در اين حالت مقاومت گويند بازاء = تمركز زياد حفره ها و الكترون ها در ناحيه خيلي كم و در حدود باعث كوتاه شدن زمان جريان تزريقي و از طرفي بالا رفتن مقدار باز تركيب حفره ها و الكترون ها مي گردد و توليد مجدد محدود ميشود. مشخصه ورودي يا مشخصهي اميتر UJT در حقيقت تغييرات است. بر حسب ناحيهي اشباع است كه نمونهاي از آن در شكل( -6 ) رسم شده ناحيهقاومت منفي ناحيهيقطع p v شكل( -6 ). مشخصهي نمونهي. UJT p v
3 آزمايشگاه الكترونيك - درس دكتر سبزپوشان در حقيقتUJT مانند يك كليد با راه اندازي ولتاژ witch) (voltage tiggeed عمل مي نمايد. مقدار ولتاژ در لحظهي راه اندازي ولتاژ اوج voltage) (peak point ناميده مي شود و مقدار آن برابر است با : = η + مقدار ولتاژ گرايش مستقيم ديود اميتر مي باشد كه معمولا /0 6 ولت است. اسيلاتور دندانه اره اي ocellato) (elaxation يكي از كاربرد هايUJT اسيلاتور دندانه اره ايباشد كه در شكل (3-6 - الف) نشان داده شده است. در اين مدار با اعمال ولتاژ تغذيه خازن C از طريق مقاومت بطور نماي ي شارژ ميگردد و زمانيكه ولتاژ خازن به نتيجه خازن به سرعت از طريق اميتر UJT تخليه مي گردد با خالي شدن خازن ولتاژ رسيد UJT آتش مي شود در كاهش يافته UJT قطع ميشود و خازن مجددا شروع به شارژ مي كند و مراحل فوق تكرار مي شود در نتيجه نوساني دندانه اره اطابق شكل در اميتر مشاهده ميشود. در اين مدار قطع سوي يچ در پايان هر سيكل اتفاق مي افتد يعني هنگامي كه جريان تخليه خازن به مقدار جريان دره اصطلاحا vally poin cuent يعني آتش شدن UJT مينيمم جريا ين ناميده ميشود ميرسد مقدار جريان مورد احتياج است كه جريان پيك مي باشد. در شكل( -6 ) جريانها و ولتاژهاي فوق با جزي يات بيشتري نشان داده شده اند. كه معمولا حدود چند ميلي آمپر است. براي وصل سوي يچ ( ) ناميده مي شود اين جريان حدود چند ميكرو آمپر با توجه به مطالب فوق براي اينكه سوي يچ وصل شود جريان اميتر بايد بزرگتر يا مساوي دارد كه عبارتست از باشد بنابراين مقاومت max هرگز قطع نمي شود. در نتيجه از اين لحاظ و از طرفي اگر آنقدر كوچك انتخاب شودكه جريان اميتر از داراينيممي است معين: حداكثري تجاوز نمايد UJT
ب 6 آزمايش شمارهي شش. آشنايي با UJT 4 بنابراين براي اينكه مدار نوسان نمايد بايد باشد. فركانس نوسان مدار تقريبا از رابطه بدست مي آيد.(با فرض اينكه min f = C بدست مي آيد و تقريبا مستقل از پتانسيل منبع مي باشدو بطور نسبتا دقيقتر از رابطه: f = C Ln η و باشد.) پايداري فركانس مدار با تغيير درجه حرارت خيلي خوب است حدود حرارت ( 0/04%) o c و علت اصلي تغيير فركانس تغيير mv o c باشد. كه براي پايداري كامل با سري كردن يك ديود با بيس اما بدليل افزايش مقاومت و يا توسط يك مقاومت سري با بيس با درجه حرارت و كاهش مي باشد كه براي پايداري دقيق فركانس مدار از رابطه زير در اغلب مدار ها با درجه حرارت مسي له انتخاب مقدار و با درجه اين عمل انجام مي گردد سري با بيس را مي توان محاسبه نمود: 0 7 = η / ( + η) η مطرح يا براي دست يافتن به را همانطور كه در شكل (5- ( نشان داده شده است بين بيس و زمين براي كنترل جريان تخليه خازن و يك پالس مثبت در زمان برگشت موج (تخليه خازن) قرار مي دهند. در زمان تخليه خازن يك پالس منفي نيز در سر موارد ديگري توان استفاده نمود. اسيلاتور دندانه اره اي خطي: (بيس ) حاصل مي شود. كه از اين پالس ها جهت راه اندازي SC و يا موج دندانه اره اي اميتر اسيلاتور توضيح داده در فوق به صورت نماي ي (غير خطي) است. در بعضي از مدار ها مانند (time-bae) اسيلوسكوپ و يا احتياج ديجيتالي يك منبع جريان ثابت همانطور كه در شكل (6- فلا 5 به موج دندانه اره اي كاملا خطي ( نشان داده شده است بدست آورد. باشد. اين حالت را مي توان با تعويض يا
مي) ب 6 5 آزمايشگاه الكترونيك - درس دكتر سبزپوشان در اين مدار C خازن Q به صورت منبع جريان ثابت استفاده شده و جريان كلكتور آن خازن را شارژ مي كند. و بطور كلي جريان شارژ توسط انتخاب مناسب مقاومت تامين مي شود و تا زمانيكه Q در ناحيه فعال باشد جريان شارژ خازن تقريبا مستقل از Q (ترانزيستور C باشد. بنابراين جريان شارژ خازن ثابت و خازن به طور خطي ( v = c i dt) c تا زمانيكه ولتاژش به ولتاژ رسد شارژ مي گردد و در اين هنگام UJT آتش مي شود و خازن به سرعت شارژ مي شود و سيكل مجددا شروع مي شود. براي اينكه موج دندانه اره اي كاملا خطي گردد مي توان موج اميتر UJT را به يك مدار اميتر فالور مطابق شكل (6- خروجي را از اميتر ( داده و Q 3 گرفت. سنكرون كردن اسيلاتور دندانه اره اي: هر كدام از اسيلاتور هاي فوق الذكر را مي توان با سيگنال خارجي سنكرون نمود. طريقه سنكرون كردن اينست كه سيگنال خارجي به بيس UJT اعمال مي شود. عمل اين سيگنال اينست كه بر ولتاژ تغذيه سوار مي گردد و در نتيجه باعث تغيير نقطه راه اندازي UJT گشته و با انتخاب مناسب فركانس سيگنال خارجي توان به UJT فرمان آتش داد و اسيلاتور را با فركانس سيگنال خارجي سنكرون نمود. با انتخاب اجزاء مناسب مدار مي توان در يك رنج فركانسشخص اسيلاتور را سنكرون كرد. بايد توجه داشت كه اسيلاتور فقط موقعي بطور صحيح سنكرون مي شود كه موج فركانس موج فرمان دهنده از فرمانس آزاد اسيلاتور بيشتر باشد. (چرا ) تعيين پايه هاي UJT توسط اهم متر: پايه هاي UJT را نيز مي توان توسط اهم متر مانند ترانزيستور تعيين نمود. براي تعي ني نموده و سيم منفي را به پايه هاي ديگر اتصال مي دهيم در صورتيكه دو مقاومت محدود به سيم مثبت اميتر و به دو پايه بيس و معمولا در UJT مقاومت اميتر بيس باشند. باشند. و سيم مثبت اهم متر به يكي از پايه ها متصل بزرگتر از مقاومت بيس باشد كه بدين وسيله بيس و را اهم متر نشان دهد پايه متصل بيس قابل تشخيص مي
آزمايش شمارهي شش. آشنايي با UJT 6 آزمايش 6 هدف: بررسي.UJT شمارهي گروه: نام اعضاي گروه: پاسخها و نتايج در همين برگه نوشته شود. - با اهم متر پايه هاي UJT را مشخص كرده و اهم هر پايه را نسبت به پايه ديگر يادداشت نماي يد. - مدار زير را ببنديد. منحنشخصه UJT را به ازاي = 0 = 5 و و η را با استفاده از اين مشخصه بدست آوريد. توجه: مسير رفت و برگشت اشعه روي اسكوپ متفاوت است منحني واقعي بايد رسم گردد. روي اسكوپ مشاهده و رسم نماي يد. مقادير f = 00HZ H
7 آزمايشگاه الكترونيك - درس دكتر سبزپوشان 3- مدار زير را بسته و به ازاقادير 00k و = 0k شكل موج هاي ولتاژ تغذيه را تغيير داده و اثر آنرا بر روي فركانس و دامنه موج اميتر بنويسيد. توجه: در صورتيكه بازاء و = 0k را روي اسكوپ مشاهده و رسم كنيد. نوسان نكرد مقاومت k يا 5 k را قرار داده و بازاقدار جديد شكل موج ها رسم گردد. = 0/ µf 4- فركانس و دامنه نوسان شكل موج 3 مرحله را بطور تي وري نيز بدست آوريد. 500kΩ 0kΩ 5- به جاي به ترتيب پتانسيومترهاي و را قرار دهيد. حداقل و حداكثر مقاومت را براي نوسان كردن اسيلاتور اندازه گيري نماي يد. 6- به جاي دهيد. در مدار بند 3 مدار جريان ثابت شكل زير را بسته شكل موج اميتر UJT را رسم و علت تغيير شكل موج را توضيح
آزمايش شمارهي شش. آشنايي با UJT 8 به ازاي = 00kΩ مدار زير را اضافه كنيد و حداقل فركانسي را كه به بيس UJT 7- براي سنكرون كردن اسيلاتور UJT به مدار بند 3 اسيلاتور سنكرون مي شود اندازه گيري نماي يد. 8- مدار زير را بسته و شكل موج هاي ورودي بيس كنيد. فركانس را تغيير داده و اثر آنرا و بيس T T بر روي شكل موج اميتر UJT و و مشاهده و توضيح دهيد. مربوط به UJT را با حفظ رابطهي زماني رسم +
9 آزمايشگاه الكترونيك - درس دكتر سبزپوشان Q 4 3 / 9k واقع در اميتر 9- در مدار بند 8 دهيد. اگر مقاومت را عوض كنيم ايا شكل موج خروجي تغيير مي كند علت را توضيح 0- طرز كار مدار بند 7 را بطور مختصر توضيح دهيد. پژوهش و تكليف آزمايش 6 موضوع:. شمارهي گروه: تاريخ تحويل نام اعضاي گروه: - - -3