ESTRUCTURA DEL UJTEl transistor uniunin o UJT (figura 3.1) es un elemento compuesto por dos bases, B1 y B2, entre las que va situada una resistencia de silicio tipo n. Esta resistencia se denomina de interbase (RBB); a 25OC, su valor esta comprendido entre 4.7Ky 9.1K.En un punto determinado de la resistencia RBBva colocado un diodo pn cuyo nodo acta de emisor.

Figura 3.1. Esquema elctrico equivalente3.1TEORA Y FUNCIONAMIENTOCuando el voltaje entre emisor y base 1, Veb1, es menor que un valor denominado voltaje de pico,Vp, el UJT esta CORTADO, y no puede fluir corriente de E a B1(Ie=0). Cuando Veb1sobrepasa a Vpen una pequea cantidad, el UJT se dispara CONDUCE.Cuando esto sucede, el circuito E a B1 es un CORTOCIRCUITO, y la corriente fluye instantneamente de un terminal a otro. En la mayora de los circuitos con UJT, el pulso de corriente de E a B1 es de corta duracin, y el UJT rpidamente regresa al estado de CORTE.Figura 3.2. Un UJT conectado en un circuito simple.El voltaje pico de un UJT se determina por:Vp= nVB2B1+ 0.6V(1)donden se denomina por relacin intrnseca entre contactos y los 0.6V corresponden a la cada de voltaje en sentido directo de la unin pn de silicio que existe entre emisor y base 1.Ejemplo:Si el UJT de la figura 2 tiene una relacin entre contactos n=0.55 y un voltaje externo VB2B1de 20V, Cul es el voltaje de pico?Vp=0.55(20V) + 0.6V=11.6VEn este caso, Veb1deber ser mayor que 11.6V para poder disipar el UJT.Nuevamente con el circuito de la figura 3.2, el condensador Cecomenzar a cargarse a travs de Reen el instante mismo que se cierre el interruptor. Como el condensador est conectado entre E y B1, cuando el voltaje alcance 11.6V el UJT se disparar. Esto permitir que la carga almacenada en las placasde Cese descargue rpidamente a travs del UJT.En la mayora de las aplicaciones con UJT, este pulso de corriente de E a B1 representa la salida del circuito.Este pulso de corriente puede ser utilizado para disparar un tiristor, o para poner en conduccin un transistor, o simplemente para producir un voltaje entre base1 y tierra.El voltaje total aplicado VB2B1, est dividido entre las dos resistencias internas RB2y RB1. La porcin de voltaje que aparece a travs de RB1 es:VRb1=(RB1/RB1+RB2)*Vb2b1(2)Esta frmula corresponde a un divisor de voltaje en serie.Para disparar el UJT, el voltaje de E a B1 debe ser lo suficiente para polarizar el diodo de la figura 3.1 y entregar una pequea corriente al terminal de emisor.El voltaje Veb1 necesario para realizar esto, es :Veb1= Vd + (Rb1/Rb1+Rb2)Vb2b1(3)Comparando esta ecuacin con (1) obtenemos:n= (RB1/RB1+RB2) = RB1/RBB(4)En la figura 3.3, cuando el Veb1 alcanza el Vpy comienza a fluir una pequea corriente, el UJTcae bruscamente a un pequeo voltaje entre emisor y base1. Este pequeo voltaje se denomina voltaje de valle Vv, para el cual RB1 cae casi a cero ohms en un tiempo pequeo RB2 por el contrario permanece fijo, cuando RB1 cae casi a cero ohms permite que un condensador externo vace su carga a travs del dispositivo. El condensador se descarga rpidamente hasta el punto en que ya no puede entregar el mnimo de corriente requerida para mantener al UJT en conduccin. Esta corriente mnima se denomina corriente de valle (Iv), cuando la corriente de emisor a base1 cae por debajo de la corriente de valle, el UJT regresa al estado de corte.3.2OSCILADORES DE RELAJACIN CON UJTEl oscilador de relajacin es el corazn de la mayora de los circuitos temporizadores y osciladores que utilizan en UJT. Es esencialmente el mismo circuito que se muestra en la figura 3.2 excepto que se adicionan resistencias en las terminales B2 y B1 para as obtener seales de salida estas resistencias son pequeas comparadas con la resistencia interna del UJT, RBB.Figura 3.3 Curva caractersticav-idel UJT.El oscilador funciona como ya se haba explicado antes, Cuando se aplica la fuente, Ce se carga a travsde Re hasta que su voltaje alcance el valor Vp. En este momento, el UJT se dispara, siempre y cuando Re no sea demasiado grande. La limitacin en Re es necesaria porque se debe entregar una cierta corriente mnima da la fuente al emisor, para que el UJT se dispare una vez se alcance Vp. Dado que esta corriente debe llegar al emisor a travs de Re, el valor de Re debe ser lo suficientemente pequeo para permitir el paso de la corriente mnima necesaria. Esta corriente mnima se denomina Ip(corriente de pico), y es del orden de unos microamperios para la mayora de los UJT.

Figura 3.4.a Diagrama de un oscilador de relajacin.La ecuacin que da el mximo valor permitido de Re se obtiene aplicando la ley de Ohm al circuito emisor.Remx=(Vs-Vp)/Ip(5)Vs=Voltaje de la fuente dc.Vs-Vp=Voltaje disponible a travs de Re en el instante del disparo.Cuando el UJT se dispara, la resistencia RB1 cae a un valor cercano a cero, permitiendo que circule un pulso de corriente desde la placa superior de Ce hacia R1. Esto hace que aparezca un pulso de voltaje en el terminal B1 como se muestra en la figura 3.4(b). Simultneamente con la aparicin del pulso positivo en B1, aparece una cada negativa en B2. Esto sucede porque la cada de Rb1 produce una reduccin de la resistencia total entre Vs y tierra, y en consecuencia un aumento de la corriente a travs de R2 creando un pico de cada negativo en el terminal B2, como se muestra en la figura 3.4(c).Figura 3.4. (b) Forma de onda del V de base1 a tierra (Vb1).(c) Forma de onda del V de base2 a tierra(Vb2).En el terminal de emisor, se produce una onda de diente de sierra. El diente de sierra no es lineal en su rampa de subida, dado que el condensador no se carga en un instante.En un oscilador de relajacin Re no debe ser muy grande, de lo contrario el UJT estar inhabilitado para el disparo igualmente hay un lmite que indica que tan pequea puede ser Re para garantizar que el UJT regrese a su estado de corte, despus de dispararse.La ecuacin es:Remin= (Vs-Vv)/Iv(6)Vs-Vv=Es el voltaje aproximado a travs de Re despus del disparo.La frecuencia de oscilacin de un oscilador de relajacin del tipo mostrado en la figura 3.4(a) viene dado por:F=1/T=1/ReCe(7)Esta ecuacin es muy aproximada siempre y cuando el UJT tengauna n del orden de 0.63.Si n=0.63, Ce debe cargarse casi a un 63% de Vs para poder disparar el UJT. Para esto se requiere un tiempo de carga igual a una constante de tiempo, o sea:Tcarga=ReCe(8)La relacin entre contactos de un UJT es bastante estable a cambios de temperatura, varia menos de un 10% en un rango de temperatura de operacin de-50Ca +125Cen un UJT de buena calidad.3.3DISPARO DEL SCR MEDIANTE UN UJTEl mtodo de disparo del SCR consiste en la inyeccin de un pulso de corriente en su terminal de puerta, que activa al SCR y lo pone en conduccin.El oscilador de relajacin con UJT es, de hecho, un generador de pulsos (de voltaje); de manera que viene a ser un circuito de disparo ideal para el SCR.Adems, es posible determinar con toda precisinla frecuencia con que se producen los pulsos de disparo en el oscilador de relajacin (frecuencia de oscilacin); mediante la variacin de la constante de tiempo RC.Al aplicar estos pulsos de disparo a la compuerta de un SCR, se implica que es posible retardar el disparo del tiristor mediante el retardo en el disparo del UJT, dentro de los lmites de la frecuencia de oscilacin, impuestos por la constante de tiempo RC.A su vez, esto supone que es posible obtener un control de fase sobre el voltaje en la carga, en el circuito de potencia.Sin embargo, todo esto ser vlido slo si los circuitos de control y de potencia estn sincronizados.Si el circuito de disparo, el oscilador de relajacin, se alimenta con una batera independiente del circuito de potencia, no se puede garantizar la sincronizacin entre el pulso de disparo del UJT y la polaridad del voltaje alterno a travs del SCR.Es decir, los pulsos producidos por el UJT tienen la misma probabilidad de ocurrencia tanto en el semiciclo positivo como en el semiciclo negativo, del voltaje alterno presente en el SCR.Puede suceder que los pulsos de disparo se produzcan en puntos diferentes para semiciclos diferentes del voltaje alterno en el SCR, resultando en ngulos de disparo diferentes en cada semiciclo positivo. Los pulsos que se produzcan en semiciclos negativos del voltaje en el SCR no tendrn ningn efecto sobre l.Si estos pulsos se producen muy al principio o al final de semiciclos negativos, el SCR no se dispara en los semiciclos positivos anterior o siguiente, respectivamente. Esto provocara "saltos" de semiciclos positivos en el voltaje resultante en la carga.Los problemas mencionados se evitan si los circuitos de control y de potencia estn sincronizados.Una manera de lograr esta sincronizacin consiste en alimentar el oscilador a partir de la misma fuente de voltaje alterno que alimenta al circuito de carga. De esta forma se garantiza que cada vez que el UJT entregue un pulso, la polaridad del SCR ser la correcta y har que ste pase al estado de conduccin. Adems, tambin se asegura que los ngulos de disparo sean uniformes para todos los semiciclos positivos.A continuacin presentamos un circuito que muestra una forma de sincronizar los circuitos de control y de carga.

Figura 3.5 Circuito para sincronizacin.La figura 3.5 que muestra un oscilador de relajacin con UJT, empleado como circuito de disparo para un SCR. El circuito de disparo est sincronizado con la lnea, y, al mismo tiempo, est aislado del circuito de potencia.Analicemos la operacin de este circuito. En primer lugar, ntese que la alimentacin para el circuito de disparo proviene de la misma fuente de voltaje alterno (Eac) que alimenta al circuito de potencia (la carga y el SCR), a travs de un transformador de aislamiento, T1. Este transformador, al mismo tiempo que proporciona la sincronizacin entre ambos circuitos, tambin asla al circuito de control del de potencia.En la figura 3.5 se indica que el transformador entrega en su arrollamiento secundario una quinta parte del voltaje de lnea, Eac. Esta fraccin del voltaje de lnea es un nivel ms adecuado para la alimentacin del oscilador, que opera con voltajes de entre 10 y 35 Vcd.El secundario del transformador est conectado a un puente rectificador, que entrega al punto A un voltaje rectificado de onda completa, de la forma que muestra la figura 3.6.Ms adelante, el diodo Zener engancha este voltaje rectificado a un nivel fijo, limitando y regulando los picos de tensin. De manera que el punto B se genera un voltaje directo de onda casi cuadrada, como se muestra en la figura 3.6.

Figura 3.6. Formas de onda del circuito de la figura 3.5La parte del circuito hasta ahora descrita (el transformador de aislamiento, el puente rectificador y el diodo Zener) constituye la fuente de alimentacin de corriente directa que requiere el oscilador de relajacin para su operacin.El capacitor de emisor, CE, se carga a travs de RE hasta que la tensin de emisor alcanza el voltaje de pico del UJT, .En ese momento, el UJT se dispara y el capacitor se descarga sobre R1, producindose en el punto C de la figura 1 un pulso de disparo que se inyecta a la compuerta del SCR, cebndose ste y conduciendo corriente hacia la carga durante el resto del semiciclo positivo.El tiempo de carga y descarga del capacitor, est determinado por la constante de tiempo T= RECE, que tambin determina en qu instante se produce el pulso de disparo, a la descarga del capacitor.La resistencia RE variable permite controlar a voluntad el perodo de carga y descarga del capacitor, lo que hace posible retardar el disparo del UJT y, por consiguiente, del SCR, entre los lmites de la frecuencia de oscilacin del circuito.Este hecho de poder retarda el disparo del SCR a travs del retardo en el disparo del UJT, es lo que hace posible tener un control de fase sobre el voltaje en la carga.Si la resistencia es pequea, el UJT y el SCR se dispararn tarde en el semiciclo, y la carga recibir una corriente pequea.3.4CLCULO DE LOS PARMETROS DEL CIRCUITOLas condiciones para el diseo del circuito de disparo con UJT, no son muy rigurosas. Generalmente se limita R1 a un valor de 100 menos. El valor de R1 debe ser lo suficientemente pequeo para impedir que la corriente que fluye a travs de esta resistencia, an despus de disparado el UJT, pueda generar un pulsos que cebe inadvertidamente al SCR. Pero, a la vez, R1 debe ser lo suficientemente grande para que el pulso generado alcance para cebar con seguridad al SCR.El valor de la resistencia de emisor, RE debe estar dentro del rango comprendido entre 3 ky 3M. El lmite inferior lo determina el hecho de que la recta de carga de RE debe cortar la curva caracterstica del UJT al izquierda del punto valle, de manera que el UJT regrese al estadode corte cuando el voltaje de emisor caiga por debajo del voltaje de valle.El lmite superior de RE est determinado de forma que la corriente mxima de emisor sea superior a la corriente de pico, de manera que el UJT pueda dispararse y entrar en conduccin.El voltaje de alimentacin del oscilador, provisto por el diodo Zener en nuestro circuito debe situarse entre 10 y 35 Volts. Generalmente se escoge un Zener de 20V. para ser utilizado con una fuente Ac de 120 Vrms, como es nuestro caso.El diseo del circuito de disparo se facilita mediante el uso de curvas de diseo, como las que para el UJT 2N2646 proporciona el manual del SCR, de General Electric.Voltaje de Interbase Mximo VBB =35V.Razn Intrnseca de Apagado, n=0.56(mn), 0.65(tpico), 0.75(mx).Resistencia de Interbases, RBB=4.7 k(mn), 7.0 k(tpico), 9.0 k(mx).Voltaje de saturacin de Emisor, VE(SAT) =3.5 V.Corriente de Punto Valle, I V = 4.0mA(mn), 6.0mA(tpico).Voltaje de Punto Valle, VV=2V (tpico)Los lmites de la frecuencia de oscilacin del circuito de disparo, que determinan el rango de control de fase sobre el voltaje en la carga, a su vez estn determinados por la constante de tiempo T=RECEdel oscilador. Se desea un control de fase sobre los 180 del semiciclo positivo del voltaje alterno de alimentacin, cuya frecuencia es de 60 Hz. Por lo tanto, la mxima frecuencia de oscilacin, correspondiente a la mxima resistencia de emisor (RE), debe ser del orden de la mitad del perodo del voltaje de alimentacin.En trminos de tiempo, el perodo de una onda de 60 Hz de frecuencia, es:T=1/f=1/(60Hz)T=16.67msPor lo tanto, la mxima frecuencia de oscilacin del circuito debe tener un perodo de la mitad del clculo. Esto es:Tmx=T/2=(16.67ms)/2Tmx=8.33msA este valor debe tender la mxima constante de tiempo RECE.La siguiente figura muestra las formas de onda que esperamos obtener en el capacitor de emisor; de los pulsos de disparo en R1; del voltaje a travs del SCR; y del voltaje en la carga; para un ngulo de disparo de 60, de la figura 3.5.

Figura 3.7. Formas de onda resultantes en el circuito3.5LOS UJT COMO MTODO DE DISPARO PARA LOS TRIACSEn el control de potencia industrial hay veces que el punto de cebado se selecciona por medio de una seal de voltaje de alimentacin. Una seal del voltaje de alimentacin es un voltaje el cual de alguna manera representa la condicin actual de la carga. Por ejemplo en el caso de una carga luminosa, un voltaje proporcional a la intensidad luminosa podra utilizarse como seal de realimentacin para controlar automticamente el ngulo de disparo del TRIAC y por consiguiente la intensidad de la luz producida. Cuando se tiene un motor como carga, un voltaje proporcional a la intensidad del eje podra utilizarse como seal de realimentacin para controlar automticamente el disparo del TRIAC y por consiguiente la velocidad del motor.Circuito de disparo con UJTyrealimentacin por resistencia.El transformador T1 es el transformadorde aislamiento. Un transformador de aislamiento tiene una relacin de vueltas de 1:1 y su propsito es aislar elctricamente al primario del secundario .En este caso el transformador est aislando el circuito de potencia ac del circuito de disparo .Muchos transformadores de aislamiento incluyen componentes para supresin de transitorios. Cuando incluyen dichos componentes las seales de alta frecuencia que aparecen en el primario no son transmitidas al devanado secundario, de este modo ayudan a mantener el circuito del secundario libre de ruido .La onda senoidal de 115 V ac proveniente del secundario de T1 se aplica a un puente rectificador: La salida del puente rectificador de onda completa se aplica a una combinacin resistencia-diodo zener la cual entrega entonces una forma de onda de 24Vsincronizada con la lnea ac.Cuando se estabiliza la fuente de 24 V el capacitor 1 comienza a cargarse, cuando se ha cargado al Vp del UJTel UJT se dispara y crea un pulso en el devanado primario del transformador T2 .Ese pulso se transmite al devanado secundario y se entrega a la puerta del TRIAC , pasndolo a conduccin por el resto del semiciclo.En estas formas de onda el ngulo de disparo es de 135La velocidad a la cual se carga C1 est dada por la relacin de Rf a R1 *Rf y R1forma un divisor de voltaje. Entre ella se dividen los 24 v de la fuente dc que alimenta al circuito de disparo, si Rf es pequea comparada con R1, entonces R1 recibe una gran parte de los 24 V de la fuente. Esto har que el transistor Q1 , pnp, conduzca bastante, dado que el voltaje de R1 est aplicado a su circuito de emisor a base ,con Q1 conduciendo bastante C1 se carga rpidamente. Bajo estas condiciones el UJT se dispara tempranamente en el semiciclo, y el promedio de la corriente es alto.La figura siguiente muestra el circuito explicado anteriormente.