Transistor unijonction (UJT) : structure, fonctionnement et applications
Qu'est-ce qu'un UJT ?
Le transistor unijonction (UJT) est un dispositif semi-conducteur trois bornes, jonction unique, exhibant une caractéristique unique de résistance négative. Contrairement aux transistors bipolaires (BJT) ou à effet de champ (FET), l'UJT conduit via porteurs majoritaires seulement (trous dans base type p, électrons dans émetteur type n) — d'où « unipolaire ».
Structure et bornes
- Base 1 (B1) : Contact ohmique à une extrémité barre silicium type n faiblement dopé
- Base 2 (B2) : Contact ohmique à l'extrémité opposée
- Émetteur (E) : Région type p alliée/diffusée dans barre près B1 (≈10–30% depuis B1)
Résistance inter-bases RBB = RB1 + RB2 (typiquement 4–12 kΩ).
Paramètre clé : Ratio d'étayage intrinsèque (η)
η = RB1 / (RB1 + RB2) (typiquement 0,5–0,8)
Détermine tension émetteur nécessaire pour déclencher conduction : VP = η·VBB + VD (VD ≈ 0,7V chute diode).
Régions fonctionnement (Courbe caractéristique émetteur)
- Coupure (VE < VP) : Jonction émetteur polarisée inverse ; minuscule courant fuite
- Région résistance négative (VP à VV) : Émetteur injecte porteurs dans base, module conductivité. Courant ↑ tandis tension ↓ — dV/dI négatif
- Point vallée (VV, IV) : Courant minimum région résistance négative
- Saturation (VE > VV) : Conduction directe type diode normale
Applications
Oscillateurs relaxation (Usage principal)
Circuit temporisation RC : condensateur charge à travers résistance jusqu'à VC atteint VP → UJT tire → condensateur décharge rapidement à travers UJT (faible résistance) → cycle répète. Génère signaux dent de scie/rampe.
- Circuits temporisation (délais, générateurs impulsions)
- Générateurs dent de scie pour déviation CRT, générateurs fonctions
- Oscillateurs démarrage alimentations commutées
Amorçage SCR/Triac
Impulsion sortie UJT → transformateur impulsion grille → grille SCR. Fournit :
- Impulsions amorçage nettes, consistantes
- Isolement électrique (avec transformateur impulsion)
- Amorçage stable température vs DIAC
Contrôle de phase
Synchroniser oscillateur UJT sur secteur CA → tir phase variable pour :
- Variateurs lumière
- Contrôle vitesse moteurs universels
- Contrôleurs chauffage
Détection & Usages anciens
- Capteurs température (η et VP varient température)
- Capteurs flux magnétique (alternative Hall, obsolète)
- Détecteurs seuil tension simples
UJT vs PUT (UJT programmable)
| Caractéristique | UJT (2N2646, 2N4870) | PUT (2N6027, 2N6028) |
|---|---|---|
| Structure | Barre n unique avec émetteur p | 4 couches p-n-p-n (comme SCR avec grille sur couche n) |
| Ratio étayage | Fixé géométrie (η) | Programmable via résistances externes |
| Disponibilité | Obsolète/limitée | Toujours en production |
| Courant crête | ~2–50 µA | ~0,1–5 µA |
Note conception : Nouveaux designs devraient utiliser PUTs, microcontrôleurs, ou CIs minuteurs dédiés (555, LTC699x) au lieu d'UJT discrets.
Limitations
- Faible gestion puissance (≤ 300 mW typique)
- Sensibilité température (η, VP dérive)
- Plage fréquence limitée (< 1 MHz pratique)
- Obsolète — difficile à sourcer ; non recommandé nouveaux designs
Résumé
L'UJT est une curiosité historique avec caractéristique résistance négative fascinante qui permit oscillateurs simples et amorçage SCR dans années 1960–80. Designs modernes obtiennent mêmes fonctions avec plus grande précision, stabilité, disponibilité via PUTs, minuteurs, ou MCU. Comprendre UJTs reste précieux pour maintenance équipements anciens et appréciation physique semi-conducteurs.