ユニジャンクショントランジスタ（UJT）& プログラマブルUJT（PUT）：設計、動作、発振器応用

ユニジャンクショントランジスタ（UJT）とは？

UJTはサイリスタではありませんが、ベースB1に鋭いパルスを供給することでより大きなサイリスタをトリガーできる3端子シリコンデバイスです。中央に位置するP型領域を持つN型シリコンバーから構築されます。バーの両端がベースB1とB2、中央P型領域がエミッタとして機能します。エミッタが開放時、全ベース間抵抗（R_BBO）はR_B1とR_B2の和で、デバイスにより4 kΩ〜12 kΩの範囲です。固有スタンドオフ比（η）—R_B1とR_BBOの比—は0.4〜0.8で変化します。回路図シンボルは図(c)に示します。

電気的特性

エミッタ電流対エミッタ電圧曲線（図a）は、エミッタ電圧（V_E）上昇に伴いエミッタ電流（I_E）がピーク値（I_P）まで上昇することを示します。この点を超えるとデバイスは負抵抗領域に入り、電圧低下とともに電流が減少し、谷点（V_V）で最小値に達します。R_B1の抵抗はこの谷点で最小になります。2N2647のデータシートではI_P = 2 µA、I_V = 4 mAと記載されています。

ピーク電圧（V_P）はR_B1の電圧降下に約0.7 Vダイオード降下を加えた値に等しい。谷電圧（V_V）は典型的にベース間電源（V_BB）の約10%です。

UJTを用いた緩和発振器

UJTベースの緩和発振器では、充電抵抗（R_E）がコンデンサ（C_E）を充電し、エミッタ電圧がV_Pに達するまで続きます。この瞬間、エミッタとB1間の低抵抗でコンデンサが急速放電されます。コンデンサ電圧がV_Vを下回るとエミッタ-B1抵抗が再び上昇し、コンデンサが再充電されサイクルが繰り返されます。おおよその周期はT ≈ R_E·C_Eですが、より正確な式は図に示されています。

放電パルスは外部B1およびB2負荷抵抗に現れます。B1の抵抗は放電時間に影響しないよう十分低く、B2抵抗はオプションで短絡可能です。充電抵抗はV_BB - V_PでI_Pを供給でき、V_BB - V_Vで谷電流をI_Vに制限するよう選択する必要があります。2N2647の計算例を図に示します。

プログラマブルユニジャンクショントランジスタ（PUT）

PUTはUJTのように振る舞う3端子4層サイリスタですが、量産可能で低コストです。そのゲート—アノード近くのN型層—は「アノードゲート」と呼ばれ、回路図シンボルではアノードに接続されています。PUTの特性曲線（アノード電流対アノード電圧）はUJTを反映し、ゲート電圧がプログラマブルピーク電圧（V_P）を設定します。外部抵抗（R1とR2）が内部R_B1とR_B2を置き換え、設計者が固有スタンドオフ比（η = R1/(R1+R2)）をプログラムできます。

PUT緩和発振器では、抵抗（R）がコンデンサを充電しV_Pに達するとデバイスが強く導通し、負抵抗斜面を下って谷点へ動作点を引き下げ、カソードに電流スパイクが流れます。放電後、点は上向き斜面にリセットされます。抵抗は谷電流（I_P）を供給しないほど大きく、充電中にV_Pに到達できるほど小さくなければなりません。10 V電源とη ≈ 2/3の2N6027では、許容抵抗範囲は143 kΩ < R < 755 kΩです。

2N6027 PUTのパラメータテーブル例

パラメータ	条件	最小	典型	最大	単位
V_T	V_S=10 V, R_G=1 MΩ	0.2	0.7	1.6	V
V_T	V_S=10 V, R_G=10 kΩ	0.2	0.35	0.6	V
I_P	V_S=10 V, R_G=1 MΩ	-	1.25	2.0	µA
I_P	V_S=10 V, R_G=10 kΩ	-	4.0	5.0	µA
I_V	V_S=10 V, R_G=1 MΩ	-	18	50	µA
I_V	V_S=10 V, R_G=10 kΩ	70	150	-	µA
I_V	V_S=10 V, R_G=200 Ω	1500	-	-	µA
V_F (I_F=50 mA)	-	-	0.8	1.5	V

これらの値で、実用的なPUT緩和発振器がSCRランプディマーを駆動できます。回路はV_BB非整流電源、ブリッジ整流器、可変抵抗を使用し、ポットが各ゼロクロッシング後に谷点でスタックしないよう最小直列抵抗と組み合わせる必要があります。

性能考慮事項

• PUTタイミング回路は典型的に10 kHzまで使用可能。
• 指数関数的ではなくリニア電圧ランプが必要な場合、充電抵抗を定電流源（例：FETベース定電流ダイオード）で置き換え。
• PNPとNPNトランジスタからカソードゲートを省略しアノードゲートを使用することでDIY PUTを構築可能。

重要なポイント

• UJTは2つのベースと中央エミッタで構成；エミッタ-B1接合が負抵抗を示す。
• PUTはUJTをエミュレートする3端子サイリスタ；外部抵抗ネットワークで固有スタンドオフ比を設定。
• 両デバイスは緩和発振器、タイミング回路、サイリスタトリガーに最適。

関連リソース

• サイリスタワークシート