Transistor a Giunzione Singola (UJT): Struttura, Funzionamento e Applicazioni

Cos'è un UJT?

Il transistor a giunzione singola (UJT) è un dispositivo semiconduttore a tre terminali, singola giunzione, che mostra una caratteristica di resistenza negativa unica. A differenza dei transistor bipolari (BJT) o a effetto di campo (FET), l'UJT conduce tramite portatori di maggioranza solo (buchi in base p-type, elettroni in base n-type) — da qui "unipolare".

Struttura e Terminali

• Base 1 (B1): Contatto ohmico a un'estremità della barra di silicio n-type leggermente drogata
• Base 2 (B2): Contatto ohmico all'estremità opposta
• Emettitore (E): Regione p-type alloyata/diffusa nella barra vicino a B1 (≈10–30% da B1)

La resistenza interbase R_BB = R_B1 + R_B2 (tipicamente 4–12 kΩ).

Parametro Chiave: Rapporto di Standoff Intrinseco (η)

η = RB1 / (RB1 + RB2) (tipicamente 0,5–0,8)

Determina la tensione di emettitore necessaria per innescare la conduzione: VP = η·VBB + VD (V_D ≈ 0,7 V caduta diodo).

Regioni di Funzionamento (Curva Caratteristica Emettitore)

1. Interdizione (V_E < V_P): Giunzione emettitore polarizzata inversa; minuscola corrente di perdita
2. Regione di resistenza negativa (V_P a V_V): L'emettitore inietta portatori nella base, modulando la conduttività. Corrente ↑ mentre tensione ↓ — dV/dI negativo
3. Punto di valle (V_V, I_V): Corrente minima nella regione di resistenza negativa
4. Saturazione (V_E > V_V): Conduzione avanti tipo diodo normale

Applicazioni

Oscillatori a Rilassamento (Uso Principale)

Circuito di temporizzazione RC: il condensatore si carica attraverso una resistenza finché V_C raggiunge V_P → l'UJT scatta → il condensatore si scarica rapidamente attraverso l'UJT (bassa resistenza) → il ciclo si ripete. Genera forme d'onda a dente di sega/rampa.

• Circuiti di temporizzazione (ritardi temporali, generatori di impulsi)
• Generatori a dente di sega per deflezione CRT, generatori di funzione
• Oscillatori di avviamento alimentatori a commutazione

Innesco SCR/Triac

L'uscita di impulsi UJT → trasformatore di impulsi di gate → gate SCR. Fornisce:

• Impulsi di innesco netti e consistenti
• Isolamento elettrico (con trasformatore di impulsi)
• Innesco stabile in temperatura vs. DIAC

Controllo di Fase

Sincronizza l'oscillatore UJT alla linea AC → innesco a fase variabile per:

• Dimmer per luci
• Controlli velocità motore (motori universali)
• Controllori riscaldatori

Sensori e Usi Legacy

• Sensori di temperatura (η e V_P variano con la temperatura)
• Sensori di flusso magnetico (alternativa effetto Hall, obsoleto)
• Rilevatori di soglia di tensione semplici

UJT vs. PUT (UJT Programmabile)

Caratteristica	UJT (2N2646, 2N4870)	PUT (2N6027, 2N6028)
Struttura	Singola barra n con emettitore p	4 strati p-n-p-n (come SCR con gate su strato n)
Rapporto di standoff	Fisso dalla geometria (η)	Programmabile tramite resistenze esterne
Disponibilità	Obsoleto/limitato	Ancora in produzione
Corrente di picco	~2–50 µA	~0,1–5 µA

Nota di progettazione: I nuovi progetti dovrebbero usare PUT, microcontroller o IC timer dedicati (555, LTC699x) invece di UJT discreti.

Limitazioni

• Bassa gestione potenza (≤ 300 mW tipico)
• Sensibilità alla temperatura (η, V_P deriva)
• Gamma di frequenza limitata (< 1 MHz pratico)
• Obsoleto — difficile da reperire; non raccomandato per nuovi progetti

Sommario

L'UJT è una curiosità storica con un'affascinante caratteristica di resistenza negativa che ha permesso semplici oscillatori e innesco SCR negli anni '60–'80. I progetti moderni raggiungono le stesse funzioni con maggiore precisione, stabilità e disponibilità usando PUT, timer o MCU. Comprendere gli UJT rimane prezioso per la manutenzione di apparecchiature legacy e per apprezzare la fisica dei semiconduttori.