单结晶体管.doc

1、编 辑 本 段原 理单 结 晶 体 管 （ 简 称 UJT） 又 称 双 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。 其 结 构 、 符 号 和 等 效 电 路 如 图 所 示 。 编 辑 本 段特 性图 1 可 以 看 出 ， 两 基 极 b1 与 b2 之 间 的 电

2、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 面 三 刀 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= Vbb 式 中 ： -称 为 分 压 比 ， 其 值 一 般 在 0.3-0.

3、85 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 ， 见 图 2 图 2、 单 结 晶 体 管 的 伏 安 特 性 单 结 晶 体 管（ 1） 当 Ve 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 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

4、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 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= Vbb （ 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

5、， 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 Vv， 管 子 重 新 截 止 。 单 结 晶 体 管 的 主 要 参 数 （ 1） 基 极 间 电 阻 Rbb 发 射 极 开 路 时 ， 基 极 b1、 b2 之 间 的

6、 电 阻 ， 一 般为 2-10 千 欧 ， 其 数 值 随 温 度 上 升 而 增 大 。 （ 2） 分 压 比 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 ，

7、 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 编 辑 本 段等 效 电 路单 结 晶 体 管单 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

8、为rB1； rB1 的 阻 值 受 E-B1 间 电 压 的 控 制 ， 所 以 等 效 为 可 变 电 阻 。 编 辑 本 段判 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

9、 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

10、 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 R1k 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

11、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 10k 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 。 编 辑 本 段应 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

12、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 管图 4 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

13、 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4(b)所 示 。 图 4 单 结 晶 体 管 组 成

14、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 ： 单 结 晶 体 管（ 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 10 F 或 VP 大于 30V 时 就 应 适 当 串 电 阻 ， 这 个 附 加 电 阻 的 阻 值 至 少

15、应 取 每 微 法 CT 串 1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 。