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单结晶体管
阅读:21791时间:2011-03-20 23:24:37

  单结晶体管又叫双基极二极管,简称UJT,是一种具有负阻特性的单PN结半导体器件。单结晶体管只有一个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。单结晶体管广泛应用在振荡、延时和触发等电路中,最常见的电路就是驰张振荡器电路。

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

结构和等效电路

  单结晶体管的外形很象晶体三极管,它也有三个电极,称为发射极e,基极b1,第二基极b2,又叫双基极二极管。因为只有一个PN结所以又称为单结晶体管。外形及符号如图(a)、(b)所示。图中发射极箭头指向b1,表示经PN结的电流只流向b1极。单结管的等效电路如图(C)所示,rb1表示e与b1之间的等效电阻,它的阻值受e-b1间电压的控制,所以等效为可变电阻。两个基极之间的电阻用Rbb表示,即:Rbb=Rb1+Rb2,Rb1与Rbb的比值称为分压比h=Rb1/Rbb,h一般在0.3~0.8之间。

单结晶体管的结构和等效电路

工作原理和特性

  两基极b1与b2之间的电阻称为基极电阻:

  rbb=rb1+rb2

  式中:rb1----基极与发射结之间的电阻,其数值随发射极电流ie而变化;rb----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0.3---0.85之间,假如发射极电压VE由零逐渐增加,就可测得单结晶体管的伏安特性,见下图

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明显增加,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。管子由截止区进进负阻区的临界P称为峰点,与其对就的发射极电压和电流,分别称为峰点电压Vp和峰点电流Ip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不在降了,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,假如Ve<Vv,管子重新截止。

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。

  下图所示为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。由于充电时间常数远大于放电时间常数,当稳定振荡时,电容上电压的波形如图(b)所示。

单结晶体管组成的振荡电路及波形

  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。

管脚判别

  单结晶体管发射极E的判断方法: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。

单结晶体管的管脚判别

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