Unidade 14 - A transistor de unijunção programável (TUP)

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ELETRÔNICA DE 
POTÊNCIA
Julia Beust da Silva
O transistor de unijunção 
programável
Objetivos de aprendizagem
Ao final deste texto, você deve apresentar os seguintes aprendizados:
� Diferenciar o transistor de unijunção do transistor de unijunção
programável.
� Definir a estrutura interna de um transistor de unijunção programável.
� Descrever as aplicações de um transistor de unijunção programável.
Introdução
Neste capítulo, você vai estudar o transistor de unijunção programável. 
O termo transistor vem da expressão em inglês transfer resistor, que se 
traduz para resistor de transferência. O transistor consiste em um com-
ponente eletrônico de três terminais que apresenta resistência variável 
entre dois terminais, e o controle determinado pelo terceiro terminal. 
Dentre os tipos de transistores, podem-se destacar: Transistor Bipolar 
(NPN ou PNP), Transistores de unijunção e unijunção programável (TUJ 
e TUP) e Transistores de efeito de campo e efeito de campo com metal 
oxido semicondutor (FET e MOSFET).
Os transistores de unijunção (TUJ) e transistor de unijunção progra-
mável (TUP) são de grande utilidade e apresentam um comportamento 
diferente dos transistores comuns, sendo aplicados em circuitos geradores 
de pulsos em circuitos de baixas e muito baixas frequências, como pisca-
-piscas, sirenes, instrumentos musicais e osciladores.
Os TUJs e PUTs foram populares anteriormente para montagem de 
circuitos temporizadores, osciladores e outros. Atualmente, são substi-
tuídos por amps op e CIs temporizadores (como o 555), junto com os 
microprocessadores em suas aplicações.
Diferenças entre o transistor de unijunção e o 
transistor de unijunção programável 
O TUJ, também chamado de transistor de dupla base, é um dispositivo de 
três terminais. Sua construção consiste em uma placa de silício tipo N, leve-
mente dopada, com dois contatos de base B1 e B2 um em cada extremidade 
da placa. A junção PN do dispositivo é formada entre a extremidade da haste 
de alumínio fundido do emissor E e a placa de silício tipo N. A origem do 
termo unijunção, que dá nome ao TUJ, é justamente essa única junção PN 
que existe no transistor. A Figura 1 mostra a estrutura e o símbolo do TUJ.
Figura 1. Estrutura e símbolo do TUJ.
Fonte: Adaptada de Schuler (2013, p. 148).
Base 2
Base 2
Emissor
Emissor
Base 1
Base 1
Zona P
(a) Estrutura e símbolo do TUJ
O transistor de unijunção programável2
O funcionamento do TUJ pode ser entendido mais facilmente através de seu 
circuito equivalente, mostrado na Figura 2. No circuito, a resistência medida 
entre as bases B1 e B2 do material semicondutor tipo N é representada pela 
soma dos dois resistores (rB1 e rB2) ligados em série, e o diodo conectado entre 
eles reproduz a junção PN do emissor.
Figura 2. Circuito equivalente do TUJ.
E
rB2
rB1
B2
B1
X
Se medirmos a resistência entre as bases B1 e B2, os valores tipicamente 
encontrados variam entre 4 kΩ e 12 kΩ. A medida de resistência entre as 
bases RBB = rB1 + rB2 pode ser feita em qualquer sentido, ou seja, tanto faz se 
a ponta positiva do multímetro está na base B1 ou B2, uma vez que não existe 
junção entre os pontos e o caminho é uma resistência pura. Por outro lado, o 
mesmo comportamento não é observado quando se mede a resistência entre o 
emissor e qualquer uma das bases. Para esse caso, se a ponta de prova positiva 
do multímetro for ligada ao emissor (E) e a ponta negativa, a uma das bases, 
teremos uma leitura de baixa resistência no sentido de condução do diodo. 
Caso a ponta de prova negativa seja ligada em E, a resistência medida será 
muito alta, como a de um diodo polarizado inversamente.
3O transistor de unijunção programável
O TUJ funciona como uma chave que dispara quando a tensão aplicada no 
emissor atinge um certo valor fixo VP, determinado pela alimentação e pela 
razão η intrínseca do componente, e o diodo passa a conduzir. Quando TUJ 
está região de corte, o diodo não conduz e a região de semicondutor N, entre 
B1 e B2, se comporta como um resistor de resistência RBB.
O mais popular entre todos os TUJ é, sem dúvida, o 2N2646. Descubra como construir 
um Oscilador de Áudio eletrônico utilizando esse componente.
https://goo.gl/zvmEvo
Embora haja uma semelhança no nome e em sua aplicação, o TUP apre-
senta estrutura interna e modo de operação totalmente diferentes daquelas 
do TUJ. A escolha dos nomes semelhantes foi induzida pelo fato de ambos os 
componentes possuírem características I-V e aplicações semelhantes. 
Quando comparado ao TUJ, o TUP é mais rápido e sensível, apresentando 
desempenho superior na aplicação de temporizadores de período longo. O 
termo programável é utilizado porque é possível realizar o controle da tensão 
de disparo do transistor através de um divisor de tensão. Observe que a tensão 
de disparo do TUJ é uma característica intrínseca, de valor fixo, e que depende 
do dispositivo, enquanto a tensão de gatilho do TUP pode ser definida ou 
programada através da escolha de um divisor de tensão resistivo adequado. 
O transistor de unijunção programável4
Apesar de apresentarem um encapsulamento igual ao dos demais transistores, as 
características elétricas dos TUJs e dos TUPs são completamente distintas das dos 
transistores mais conhecidos, como os MOSFETs e os transistores bipolares, aplicados 
em amplificação de sinais.
Figura 3. Encapsulamentos típicos de transistores.
Fonte: 3drenderings/Shutterstock.com.
O TUP é, como o próprio nome nos diz, um dispositivo com as mesmas características 
de um TUJ, mas com a possibilidade de controle de sua tensão de disparo.
Identificando a estrutura interna de um TUP
O TUP é um parente próximo da família dos tiristores. Da mesma maneira 
que um tiristor, a construção interna do TUP é composta por quatro camadas. 
Além disso, o TUP possui três terminais, denominados ânodo (A), cátodo (K) 
e gate (G), assim como os terminais do tiristor. 
5O transistor de unijunção programável
Se realizarmos a comparação da estrutura interna do TUJ apresentada na 
Figura 1 com a estrutura do TUP mostrada na Figura 4, podemos identificar 
que a construção interna dos dispositivos é claramente diferente. 
Figura 4. (a) Estrutura; e (b) Símbolo do TUP.
Fonte: Adaptada de Malvino e Bates (2007, p. 559).
A A
G
G
p
p
n
n
K K
(a) (b)
Na Figura 4 podemos observar as quatro camadas PNPN do TUP. A camada 
P superior da estrutura é chamada ânodo (A). Pode-se ver que o terminal de 
gatilho G é conectado diretamente à camada tipo N diretamente abaixo do 
ânodo A. A junção central PN tem a função de controlar os estados de liga 
e desliga do dispositivo. A última camada, tipo N, é o terminal cátodo K, 
tipicamente aterrado ou conectado a um ponto com tensão inferior à tensão 
de disparo. 
Enquanto o TUJ ganha esse nome por apresentar uma única junção PN, 
o TUP é um dispositivo de quatro camadas que recebe seu nome por exibir 
comportamento similar ao TUJ. Tal como a análise do seu circuito equivalente 
e o símbolo para o dispositivo sugerem, o TUP é essencialmente um tiristor 
SCR com mecanismo de controle.
O transistor de unijunção programável6
Figura 5. Circuito equivalente do TUP.
A
GT1
T2
K
Relembrando o circuito equivalente do TUJ e analisando a Figura 5, é 
possível perceber que as resistências responsáveis pela definição da tensão de 
disparo não são uma característica construtiva do TUP. A tensão de disparo para 
o TUP pode ser determinada através de uma fórmula, imposta pelo fabricante.
ON Semiconductor® é atualmente a única fabricante do TUP. O modelo mais conhecido 
é o 2N6027, disponível na embalagem plástica TO-92.
Figura 6. Encapsulamento TUP.
Fonte: 3drenderings/Shutterstock.com.
7O transistor de unijunção programável
Analisando as aplicações de um transistor de 
unijunção programável
Os circuitos desenvolvidos com TUP podem ter diversas aplicações, entre elas:
 � oscilador dente de serra não linear;
 � oscilador dente de serra linear com rampa de subida ou descida;
 � osciladorde onda quadrada simétrico;
 � pisca-pisca LED;
 � detector de passagem zero.
O arranjo básico de polarização de um TUP é apresentado na Figura 7. 
A tensão VG, a resistência RBB e a razão intrínseca η, podem ser controladas 
através de RB1 e RB2.
Figura 7. Arranjo básico de polarização para o TUP.
Fonte: Adaptada de Boylestad e Nashelsky (2013, p. 734).
VG
VAK
IA
VBB
RB2
RB1
K
G
A
Quando o transistor está bloqueado, a corrente IG é igual a zero, e a tensão 
VG é definida pelo divisor de tensão.
VG = VBB = ηVBB
RB1
RB1 + RB2
O transistor de unijunção programável8
No momento em que o potencial de disparo VP, representado por VAK na 
Figura 7, é atingido, o dispositivo passa a conduzir. Uma vez que a queda de 
tensão direta através de um diodo de silício tem seu valor bem conhecido (0,7 
V), podemos definir o potencial de disparo como: 
VP = VG + 0,7V
Oscilador de relaxação
Uma aplicação bastante comum dos TUPs é o oscilador de relaxação, como o 
mostrado no circuito da Figura 8(a). No momento em que a fonte VBB é conec-
tada, a tensão VC do capacitor é zero, e o TUP permanece em seu estado de 
bloqueio, ou seja, desligado. Como não existe corrente de ânodo, o capacitor C 
começa a ser carregado no mesmo sentido da fonte. A curva de carregamento 
é apresentada na Figura 8(b).
Figura 8. (a) Circuito oscilador de relaxação usando TUP; (b) Curva de carga para o capacitor 
C do circuito.
Fonte: Adaptada de Boylestad e Nashelsky (2013, p. 735).
VBB
VBB
VP
T
RB1
RB2
RK
IA
A G
C K
R
‘vA = vcapacitor
0 5 τ t
Para que o TUP passe a conduzir, a tensão de disparo VP deve ser atingida. 
O valor da tensão Vp é determinado pela tensão de gatilho fornecida pela fonte 
de alimentação através do divisor de tensão resistivo formado por R1 e R2. 
9O transistor de unijunção programável
 O tempo necessário para que a tensão de disparo VP seja alcançada pode 
ser calculado pela equação
T ≅ RC loge
VBB
VBB – VP
Quando a tensão VC no capacitor é igual a VP, o transistor dispara e uma 
corrente Ia = IP passa a circular através do TUP. As formas de ondas vA, vG e 
vK do oscilador são mostradas na Figura 9.
Figura 9. Formas de onda para o oscilador de relaxação 
usando um transistor TUP, igual ao da Figura 3.
Fonte: Adaptada de Boylestad e Nashelsky (2013, p. 736).
vA
VP
vK
vG vG – ηVBB 
VK – VA – VV
T
0
0
0
t
t
t
Observe que T determina a tensão máxima que VA pode atingir. Quando o 
TUP passa a conduzir, o capacitor descarrega através de RK, reproduzindo a 
queda de tensão observada na curva vK. A tensão vG decai rapidamente de VG 
para um valor próximo de 0 V. No momento em que o capacitor está descarre-
gado, o PUT é bloqueado, então o ciclo de carregamento do capacitor se repete.
O transistor de unijunção programável10
BOYLESTAD, R. L.; NASHELSKY, L. Dispositivos eletrônicos e teoria de circuitos. 11. ed. São 
Paulo: Pearson Prentice Hall, 2013.
MALVINO, A.; BATES, D. J. Eletrônica. 7. ed. Porto Alegre: AMGH, 2007. v. 1.
ON SEMICONDUCTOR. 2N6027, 2N6028. 2000. Disponível em: <https://www.digchip.
com/datasheets/parts/datasheet/343/2N6027RL1-pdf.php>. Acesso em: 24 jul. 2018.
SCHULER, C. Eletrônica I. 7. ed. Porto Alegre: AMGH, 2013. (Série Tekne).
Leituras recomendadas
ALBUQUERQUE, R. O. Utilizando eletrônica com AO, SCR, TRIAC, UJT, PUT, CI 555, LDR, 
LED, FET e IGBT. 2. ed. São Paulo: Erica, 2013.
KAISER, W. Laboratório de eletrônica de potência USP: conversor CC/CC. 2017. Dis-
ponível em: <https://edisciplinas.usp.br/pluginfile.php/2594057/mod_resource/
content/6/PEA2502_Lab._Eletr%C3%B4nica_Pot%C3%AAncia-EXPERI%C3%8ANCIA-
7-Vers%C3%A3o_03-2017.pdf>. Acesso em: 24 jul. 2018.
11O transistor de unijunção programável