유니정션 트랜지스터(UJT) & 프로그래머블 UJT(PUT): 설계, 동작 및 발진기 응용

유니정션 트랜지스터(UJT)란?

UJT는 사이리스터는 아니지만, 베이스-B1에 날카로운 펄스를 전달해 더 큰 사이리스터를 트리거할 수 있는 3단자 실리콘 소자입니다. 중앙에 위치한 P형 영역을 가진 N형 실리콘 바로 제작됩니다. 바의 양끝이 베이스 B1과 B2이고, 중앙 P형 영역이 이미터 역할을 합니다. 이미터가 분리되면 전체 베이스-투-베이스 저항(R_BBO)은 R_B1과 R_B2의 합이며 소자에 따라 4kΩ~12kΩ 범위입니다. 고유 스탠드오프 비율(η)—R_B1 대 R_BBO 비율—은 0.4~0.8 범위입니다. 회로도 심볼은 Figure (c)에 표시.

전기적 특성

이미터 전류 대 이미터 전압 곡선(Figure (a))은 이미터 전압(V_E)이 증가함에 따라 이미터 전류(I_E)가 피크 값(I_P)까지 상승함을 보여줍니다. 이 지점을 넘으면 소자는 음저항 영역에 진입해 전압이 떨어지며 전류가 감소하고, 밸리 포인트(V_V)에서 최솟값에 도달합니다. R_B1 저항은 이 밸리에서 최저입니다. 2N2647 데이터시트상 I_P = 2µA, I_V = 4mA.

피크 전압(V_P)은 R_B1 양단 전압 강하에 ~0.7V 다이오드 강하를 더한 값입니다. 밸리 전압(V_V)은 일반적으로 베이스-투-베이스 공급(V_BB)의 약 10%입니다.

UJT를 이용한 릴랙세이션 발진기

UJT 기반 릴랙세이션 발진기에서 충전 저항(R_E)이 커패시터(C_E)를 충전하다 이미터 전압이 V_P에 도달합니다. 이 순간 이미터와 B1 사이 낮은 저항이 커패시터를 급속 방전시킵니다. 커패시터 전압이 V_V 아래로 떨어지면 이미터-B1 저항이 다시 상승해 커패시터 재충전과 사이클 반복을 허용합니다. 대략적 주기는 T ≈ R_E·C_E이나, 더 정확한 식은 그림에 제시.

방전 펄스는 외부 B1, B2 부하 저항 양단에 나타날 수 있습니다. B1 저항은 방전 시간에 영향을 주지 않을 만큼 충분히 낮아야 하며, B2 저항은 선택 사항으로 쇼트될 수 있습니다. 충전 저항은 V_BB - V_P에서 I_P를 공급하고 V_BB - V_V에서 밸리 전류를 I_V로 제한할 수 있도록 선택해야 합니다. 2N2647 기준 계산은 그림에 표시.

프로그래머블 유니정션 트랜지스터(PUT)

PUT은 UJT처럼 동작하지만 대량 생산 가능하고 저렴한 3단자 4층 사이리스터입니다. 게이트—애노드 근처 N형 층—을 "애노드 게이트"라 부르며 회로도 심볼에서 애노드에 연결됩니다. PUT의 특성 곡선(애노드 전류 대 애노드 전압)은 UJT를 반영하며, 게이트 전압이 프로그래머블 피크 전압(V_P)을 설정합니다. 외부 저항(R1과 R2)이 내부 R_B1과 R_B2를 대체해 설계자가 고유 스탠드오프 비율(η = R1/(R1+R2))을 프로그래밍할 수 있게 합니다.

PUT 릴랙세이션 발진기에서 저항(R)이 커패시터를 충전하다 V_P 도달. 소자가 강하게 전도해 동작점을 음저항 슬로프 따라 밸리까지 내리고, 캐소드를 통해 전류 스파이크 흐름. 방전 후 점이 상승 슬로프로 리셋. 저항은 밸리 전류(I_P)를 절대 공급하지 않을 만큼 충분히 크면서, 충전 중 V_P 도달할 만큼 충분히 작아야 합니다. 10V 공급과 η ≈ 2/3인 2N6027 기준 허용 저항 범위는 143kΩ < R < 755kΩ.

2N6027 PUT 예제 파라미터 테이블

이 값들로 실용적 PUT 릴랙세이션 발진기가 SCR 램프 디머를 구동할 수 있습니다. 회로는 V_BB 비여과 공급, 브리지 정류기, 각 제로 크로싱 후 밸리 포인트에 포트가 고정되지 않도록 최소 직렬 저항과 짝지어진 가변 저항을 사용합니다.

성능 고려사항

• PUT 타이밍 회로는 일반적으로 10kHz까지 사용 가능.
• 지수적 대신 선형 전압 램프가 필요하면 충전 저항을 정전류 소스(예: FET 기반 정전류 다이오드)로 대체.
• PNP와 NPN 트랜지스터로 캐소드 게이트 생략하고 애노드 게이트 사용해 DIY PUT 구성 가능.

핵심 요약

• UJT는 두 베이스와 중앙 이미터로 구성; 이미터-B1 접합이 음저항 나타냄.
• PUT은 외부 저항 네트워크로 고유 스탠드오프 비율 설정하는 3단자 사이리스터로 UJT 에뮬레이트.
• 두 소자 모두 릴랙세이션 발진기, 타이밍 회로, 사이리스터 트리거링에 이상적.

관련 자료

• 사이리스터 워크시트