Unipolartransistor

Ein Unijunction-Transistor (UJT) ist ein dreipoliges Halbleiterbauelement mit einer einzelnen P-N-Schicht, das vor allem als Schaltelement und Timing-Komponente in Industrieschaltungen verwendet wird. Anders als ein gewöhnlicher Transistor, der Signale verstärkt, funktioniert der UJT als spannungsgesteuerter Schalter, der abrupt durchschaltet, wenn die Emitter-Spannung einen Schwellenwert überschreitet. Dieses scharfkantige, vorhersagbare Schaltverhalten machte ihn vor der Verbreitung integrierter Timer-Bausteine unverzichtbar für Timing-Schaltungen, Oszillatoren und Thyristor-Trigger.

Das Bauelement besteht aus zwei ohmschen Kontakten, genannt Basis 1 und Basis 2, die an den gegenüberliegenden Enden eines schwach dotierten N-Silizium-Stabes angebracht sind, mit einer P-Schicht-Emitter-Schicht, die zwischen ihnen auf dem Stab positioniert ist. Wenn eine Durchlass-Vorspannung am Emitter gegenüber dem Basismaterial anliegt, bleibt der Strom fast null, bis die Emitter-Spannung die Peak-Spannung erreicht, typischerweise 0,5 bis 0,7 mal die Basis-Versorgungsspannung. An diesem Punkt schaltet die Schicht fast augenblicklich von hohem zu niedrigem Widerstand, was einen Stromfluss ermöglicht, bis die Spannung unter den Tal-Punkt abfällt.

Häufige Industrieanwendungen

Die primäre Aufgabe des UJT liegt in der Erzeugung von Sägezahn-Spannungen für Rampen-Generatoren, der Steuerung des Zündwinkels von SCRs und Triacs in Wechselstrom-Schaltungen und der Erzeugung von Zeit-Verzögerungs-Funktionen in Maschinensteuerungen. Eine typische Schaltung nutzt einen Kondensator, der sich über einen Widerstand zur Basis-Spannung auflädt; wenn die Emitter-Spannung den Schwellenwert erreicht, schaltet der UJT durch und entlädt den Kondensator schnell über den Emitter-Basis-1-Pfad, was die charakteristische Sägezahn- oder Relaxations-Oszillation erzeugt. Industrieausrüstungen von den 1960er bis 1980er Jahren verließen sich auf diesen Effekt für die synchrone Auslösung von Leistungshalbleiterbauelementen.

Moderne Designs ersetzen diskrete UJTs weitgehend durch integrierte Schaltungen wie den 555-Timer oder spezialisierte Trigger-Module, die bessere Temperaturstabilität, niedrigere Kosten und einfachere Integration bieten. Allerdings bleiben UJTs in Altgeräten, spezialisierten analogen Schaltungen mit minimalem Bauelemente-Aufwand und Anwendungen in Gebrauch, bei denen ihre Eigenschaften mit negativem Widerstand gezielt ausgenutzt werden. Der Begriff Unijunction unterscheidet dieses Bauelement vom verbreiteteren Bipolaren Transistor (BJT), der zwei Schichten hat und nach grundlegend anderen Prinzipien arbeitet.