单结晶体管

基极二极管

单结晶体管（简称UJT）又称基极二极管，它是一种只有一个PN结和两个电阻接触电极的半导体器件，它的基片为条状的高阻N型硅片，两端分别用欧姆接触引出两个基极b1和b2。在硅片中间略偏b2一侧用合金法制作一个P区作为发射极e。

简介

只有一个PN结作为发射极而有两个基极的三端半导体器件，早期称为双基极二极管。其典型结构是以一个均匀轻掺杂高电阻率的N型单晶半导体作为基区，两端做成欧姆接触的两个基极，在基区中心或者偏向其中一个极的位置上用浅扩散法重掺杂制成 PN结作为发射极。当基极B1和B2之间加上电压时，电流从B2流向B1,并在结处基区对B1的电势形成反偏状态。

如果将一个信号加在发射极上，且此信号超过原反偏电势时，器件呈导电状态。一旦正偏状态出现，便有大量空穴注入基区，使发射极和B1之间的电阻减小，电流增大，电势降低，并保持导通状态，改变两个基极间的偏置或改变发射极信号才能使器件恢复原始状态。因此，这种器件显示出典型的负阻特性，特别适用于开关系统中的弛张振荡器，可用于定时电路、控制电路和读出电路。

特性

两基极b1与b2之间的电阻称为基极电阻：

rbb=rb1+rb2

式中：rb1----第一基极与发射结之间的电阻，其数值随发射极电流ie而变化，rb2为第二基极与发射结之间的电阻，其数值与ie无关；发射结是PN结，与二极管等效。

若在两个基极b2、b1间加上正电压Vbb，则A点电压为：

VA=[rb1/(rb1+rb2)]vbb=(rb1/rbb)vbb=ηVbb

式中：η----称为分压比，其值一般在0.5-0.9之间，如果发射极电压VE由零逐渐增加，就可测得单结晶体管的伏安特性。

（1）当Ve<η Vbb时，发射结处于反向偏置，管子截止，发射极只有很小的漏电流Iceo。

（2）当Ve≥η Vbb+VD VD为二极管正向压降（约为0.7伏），PN结正向导通，Ie显著增加，rb1阻值迅速减小，Ve相应下降，这种电压随电流增加反而下降的特性，称为负阻特性。管子由截止区进入负阻区的临界P称为峰点，与其对应的发射极电压和电流，分别称为峰点电压Vp和峰点电流Ip。Ip是正向漏电流，它是使单结晶体管导通所需的最小电流，显然Vp=ηVbb

（3）随着发射极电流ie不断上升，Ve不断下降，降到V点后，Ve不再降了，这点V称为谷点，与其对应的发射极电压和电流，称为谷点电压，Vv和谷点电流Iv。

（4）过了V点后，发射极与第一基极间半导体内的载流子达到了饱和状态，所以uc继续增加时，ie便缓慢地上升，显然Vv是维持单结晶体管导通的最小发射极电压，如果Ve

等效电路

单结晶体管的等效电路如上图所示，发射极所接P区与N型硅棒形成的PN结等效为二极管D；N型硅棒因掺杂浓度很低而呈现高电阻，二极管阴极与基极B2之间的等效电阻为rB2，二极管阴极与基极B1之间的等效电阻为rB1；rB1的阻值受E-B1间电压的控制，所以等效为可变电阻。

判别方法

判断单结晶体管发射极E的方法是：把万用表置于R*100挡或R*1K挡，黑表笔接假设的发射极，红表笔接另外两极，当出现两次低电阻时，黑表笔接的就是单结晶体管的发射极。

单结晶体管B1和B2的判断方法是：把万用表置于R*100挡或R*1K挡，用黑表笔接发射极，红表笔分别接另外两极，两次测量中，电阻大的一次，红表笔接的就是B1极。

应当说明的是，上述判别B1、B2的方法，不一定对所有的单结晶体管都适用，有个别管子的E--B1间的正向电阻值较小。不过准确地判断哪极是B1，哪极是B2在实际使用中并不特别重要。即使B1、B2用颠倒了，也不会使管子损坏，只影响输出脉冲的幅度（单结晶体管多作脉冲发生器使用），当发现输出的脉冲幅度偏小时，只要将原来假定的B1、B2对调过来就可以了。

双基极二极管性能的好坏可以通过测量其各极间的电阻值是否正常来判断。用万用表R×1k档，将黑表笔接发射极E，红表笔依次接两个基极（B1和B2），正常时均应有几千欧至十几千欧的电阻值。再将红表笔接发射极E，黑表笔依次接两个基极，正常时阻值为无穷大。

双基极二极管两个基极（B1和B2）之间的正、反向电阻值均为2～10kΩ范围内，若测得某两极之间的电阻值与上述正常值相差较大时，则说明该二极管已损坏。

应用

单结晶体管具有大的脉冲电流能力而且电路简单，因此在各种开关应用中，在构成定时电路或触发SCR等方面获得了广泛应用。它的开关特性具有很高的温度稳定性，基本上不随温度而变化。

单结晶体管组成的振荡电路。所谓振荡，是指在没有输入信号的情况下，电路输出一定频率、一定幅值的电压或电流信号。当合闸通电时，电容C上的电压为零，管予截止，电源VBB通过电阻R对C充电，随时间增长电容上电压uC逐渐增大；一旦UEB1增大到峰点电压UP后，管子进入负阻区，输入端等效电阻急剧减小，使C通过管子的输入回路迅速放电，iE随之迅速减小，当UEB1减小到谷点电压Uv后，管子截止；电容又开始充电。上述过程循环往返，只有当断电时才会停止，因而产生振荡。

为了提高使用可靠性，在使用过程中应注意以下问题：

（1）在第二基极B2上串联1个限流电阻R2，限制单结管的峰值功率

（2）电路中的CT或VP（峰值电压）较大时，CT上应串联一个保护电阻，以保护发射极B1不受到电损伤。例如：电容CT大于10μF或 VP大于30V时就应适当串电阻，这个附加电阻的阻值至少应取每微法CT串1Ω电阻。否则，较大的电容器放电电流会逐渐损伤单结管的EB1结，使振荡器的振荡频率或单稳电路的定时宽度随着时间的增长而逐渐发生变化。

（3）在某些应用中，用一只二极管与单结管的基极B2或发射极E相串联，这样可改善温度稳定性及减小电源电压变化的影响

（4）单结管和硅可控整流器的抗辐照特性很差，不宜在辐照环境中使用。

主要参数

（1）基极间电阻Rbb 发射极开路时，基极b1、b2之间的电阻，一般为2--10千欧，其数值随温度上升而增大。

（2）分压比η 由管子内部结构决定的常数，一般为0.3--0.85。

（3）eb1间反向电压Vcb1 b2开路，在额定反向电压Vcb2下，基极b1与发射极e之间的反向耐压。

（4）反向电流Ieo b1开路，在额定反向电压Vcb2下，eb2间的反向电流。

（5）发射极饱和压降Veo 在最大发射极额定电流时，eb1间的压降。

（6）峰点电流Ip 单结晶体管刚开始导通时，发射极电压为峰点电压时的发射极电流

脉冲电压的宽度

单结晶体管触发电路输出的脉冲电压的宽度，主要决定于电容器放大电的时间常数：t=R1c。R1或C太小，放电快，触发脉冲的宽度小，不能使晶闸管触发。因为晶闸管从阻断状态到完全导通需要一定时间，一般在10uf以下，所以触发脉冲的宽度必须在10uf以上。如选用C=0.1，1uF，R1=250，100Ω，就可得到数十微秒的脉冲宽度。但是，若C值太大，由于充电时间常数（RP+R）C的最小值决定于最小控制角，则（RP+R）就必须很小，如上所述，这将引起单结晶体管的直通现象。如果R1太大，当单结晶体管尚未导通时，其漏电流就可能在R1上产生较大的电压，这个电压加在晶闸管的控制极上而导致误触发。一般规定，晶闸管的不触发电压为0.15，0.3V，所以上述电压不应大于这个数值。脉冲电压的幅度决定于直流电源电压和单结晶体管的分压比。如电源电压为20V，晶体管的分压比为0.5，则在单结晶体管导通时，电容器上的电压约为10V，除去管压降外，可以获得幅度为7~8V的输出脉冲电压。根据上述数据，输出脉冲的宽度和幅度都能满足触发晶闸管的要求。

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