單結(jié)晶體管的工作原理/特點/應(yīng)用領(lǐng)域/等效電路

單結(jié)晶體管是一種 3 端子半導體器件，與 BJT 不同，它只有一個 pn

結(jié)。它基本上設(shè)計用作單級振蕩器電路，用于生成適合數(shù)字電路應(yīng)用的脈沖信號。

單結(jié)晶體管應(yīng)用領(lǐng)域

以下是單結(jié)晶體管廣泛使用的主要應(yīng)用領(lǐng)域。

觸發(fā)電路

振蕩器電路

電壓/電流調(diào)節(jié)電源。

基于定時器的電路，

鋸齒發(fā)電機，

相位控制電路

雙穩(wěn)態(tài)網(wǎng)絡(luò)

主要特點

易于訪問且便宜：UJT的便宜價格和易于獲得以及一些特殊功能導致該設(shè)備在許多電子應(yīng)用中得到廣泛實施。

低功耗：由于其在正常工作條件下的低功耗特性，該設(shè)備被認為是不斷努力開發(fā)合理高效設(shè)備的令人難以置信的突破。

高度穩(wěn)定、可靠的工作：當用作振蕩器或延遲觸發(fā)電路時，UJT具有極高的可靠性和極其精確的輸出響應(yīng)。

單結(jié)晶體管基本結(jié)構(gòu)

圖 #1

UJT是一種三端子半導體器件，其結(jié)構(gòu)簡單，如上圖所示。

在這種結(jié)構(gòu)中，一塊輕度摻雜的n型硅材料（具有增加的電阻特性）提供了一對連接到一個表面兩端的基座觸點，并在相對的后表面上提供了合金鋁棒。

器件的p-n結(jié)在鋁棒和n型硅塊的邊界上創(chuàng)建。

這種如此形成的單p-n結(jié)是設(shè)備名稱“單結(jié)”的原因。該器件最初被稱為雙（雙）基極二極管，因為存在一對基極觸點。

請注意，在上圖中，鋁棒在硅塊上熔斷/合并的位置比基座 2 觸點更靠近基座 1 觸點的位置，并且基座 2 端子相對于基座 1 端子也已通過 VBB

伏特變?yōu)檎龢O。這些方面如何影響UJT的工作將在以下部分中顯而易見

符號表示

下圖顯示了單結(jié)晶體管的符號表示。

圖 #2

觀察發(fā)射器端子與直線成一定角度，該直線描繪了n型材料塊?？梢钥吹郊^指向典型電流（孔）流的方向，而單結(jié)器件處于正向偏置、觸發(fā)或?qū)顟B(tài)。

單結(jié)晶體管等效電路

圖 #3

等效的UJT電路可以在上圖中看到。我們可以發(fā)現(xiàn)這個等效電路看起來相對簡單，它包括幾個電阻（一個固定電阻，一個可調(diào)電阻）和一個單獨的二極管。

電阻RB1顯示為可調(diào)電阻，考慮到其值將隨著電流IE的變化而變化。實際上，在任何代表單結(jié)的晶體管中，對于IE從1到5 =

μA的任何等效變化，RB50可能會從0 kΩ波動到50 Ω。基座間電阻 RBB 表示當 IE = 1 時端子 B2 和 B0

之間的器件電阻。在公式中是，

RBB = （RB1 + RB2）|IE = 0

RBB 的范圍通常在 4 和 10 k 之間。如圖所示的鋁棒位置提供了IE = 1時RB2，RB0的相對大小。我們可以使用分壓定律估計 VRB1

的值（當 IE = 0 時），如下所示：

VRB1 = （RB1 x VBB） / （RB1 + RB2） = ηVBB （IE = 0）

希臘字母η（eta）被稱為單結(jié)晶體管器件的固有關(guān)斷比，由下式定義：

η = RB1 / （RB1 + RB2）（IE = 0） = RB1 / RBB

對于指示的發(fā)射極電壓（VE）高于VRB1（ = ηVBB），二極管的正向壓降VD（0.35→0.70 V），二極管將被觸發(fā)ON。

理想情況下，我們可以假設(shè)短路條件，這樣IE將開始通過RB1傳導。通過公式，發(fā)射極的觸發(fā)電壓電平可以表示為：

VP = ηVBB + VD

主要特點及工作原理

VBB = 10 V時代表性單結(jié)晶體管的特性如下圖所示。

圖 #4

我們可以看到，對于峰值點左側(cè)指示的發(fā)射極電位，IE值永遠不會超過IEO（以微安為單位）。目前的IEO或多或少遵循傳統(tǒng)雙極晶體管的反向漏電流ICO。

這個區(qū)域被稱為截止區(qū)域，如圖所示。

一旦在VE = VP處實現(xiàn)導通，發(fā)射極電位VE就會隨著IE電位的增加而降低，這與增加電流IE的電阻RB1減小完全一致，如前所述。

上述特性為單結(jié)晶體管提供了具有高度穩(wěn)定的負電阻區(qū)域，使器件能夠工作并以極高的可靠性進行應(yīng)用。

在上述過程中，可以預(yù)期最終達到谷點，任何超出此范圍的IE增加都會導致設(shè)備進入飽和區(qū)域。

圖#3顯示了同一區(qū)域中具有相似特性方法的二極管等效電路。

器件在有源區(qū)域的電阻值下降是由于一旦器件發(fā)生點火，p型鋁棒就會向n型塊中注入孔。這導致n型截面上的空穴數(shù)量增加，自由電子數(shù)增加，導致器件上的導電性（G）增強，其電阻等效降低（R

↓ = 1 / G ↑）

重要參數(shù)

您會發(fā)現(xiàn)與單結(jié)晶體管相關(guān)的三個附加重要參數(shù)，即IP，VV和IV。所有這些都在圖 #4 中表示。

這些實際上很容易理解。通常存在的發(fā)射器特性可以從下面的圖#5中了解到。

圖 #5

在這里，我們可以觀察到IEO（μA）不明顯，因為水平刻度以毫安為單位進行校準。與縱軸相交的每一條曲線都是VP的相應(yīng)結(jié)果。對于 η 和 VD

的常量值，VP 值根據(jù) VBB 變化，公式如下：

單結(jié)晶體管數(shù)據(jù)表

UJT的標準技術(shù)規(guī)格范圍可以從下面的圖#5中了解。

UJT 引腳排列詳細信息

引腳排列詳細信息也包含在上述數(shù)據(jù)表中。請注意，基極 B1 和 B2 彼此相對，而發(fā)射極引腳 E 位于這兩者之間的中心。

此外，應(yīng)該與更高電源電平連接的基座引腳位于封裝環(huán)上的分支附近。

如何使用 UJT 觸發(fā) SCR

UJT的一個相對流行的應(yīng)用是觸發(fā)功率器件，如SCR。下圖#6描述了此類觸發(fā)電路的基本組件。

圖 #6：使用 UJT 觸發(fā) SCR

圖 #7：用于觸發(fā)外部設(shè)備（如 SCR）的 UJT 負載線

主要定時元件由R1和C組成，而R2則像輸出觸發(fā)電壓的下拉電阻一樣工作。

如何計算 R1

必須計算電阻R1，以確保R1定義的負載線在負電阻區(qū)域內(nèi)通過器件的特性，即向峰值點的右側(cè)移動，但向谷點的左側(cè)移動，如圖#7所示。

如果負載線無法穿過峰值點的右側(cè)，則單結(jié)設(shè)備無法啟動。

一旦我們考慮了IR1 = IP和VE = VP的峰值點，就可以確定保證開關(guān)開啟條件的R1公式。等式IR1 =

IP看起來合乎邏輯，因為此時電容器的充電電流為零。這意味著，在這個特定點的電容器正在通過充電過渡到放電狀態(tài)。

因此，對于上述條件，我們可以這樣寫：

或者，為了保證完全關(guān)閉 SCR：

R1 》 （V - Vv） / Iv

這意味著電阻R1的選擇范圍必須如下所述：

（V - Vv） / IV 《 R1 《 （V - Vp） / IP

如何計算 R2

電阻R2必須足夠小，以確保當IE?2 A時，R2兩端的電壓VR0不會錯誤觸發(fā)SCR。為此，必須按照以下公式計算VR2：

VR2 ? R2V / （R2 + RBB） （當 IE ? 0 時）

電容提供觸發(fā)脈沖之間的時間延遲，并決定每個脈沖的長度。

如何計算 C

參考下圖，一旦電路通電，等于VC的電壓VE將通過時間常數(shù)τ = R1C開始向電壓VV充電。

圖 #8

確定UJT網(wǎng)絡(luò)中C充電周期的一般公式為：

vc = Vv + （V - Vv）（ 1 -e-噸/R1C）

通過我們之前的計算，我們已經(jīng)知道在電容器的上述充電期間R2上的電壓?，F(xiàn)在，當 vc = vE = Vp 時，UJT

器件將進入開關(guān)導通狀態(tài)，導致電容器通過 RB1 和 R2 放電，其速率取決于時間常數(shù)：

τ = （RB1 + R2）C

以下公式可用于計算放電時間，當

vc = vE

風險投資?虛擬聚乙烯-噸/（RB1 + R2）C

由于RB1，這個方程變得有點復(fù)雜，隨著發(fā)射極電流的增加，RB1的值會下降，以及電路中的其他方面，如R《》和V，這也會影響C的整體放電率。

盡管如此，如果我們參考上圖#8（b）給出的等效電路，通常R1和RB2的值可以使得用于電容C周圍配置的戴維寧網(wǎng)絡(luò)可能受到R1，RB2電阻的輕微影響。雖然電壓V看起來相當大，但輔助戴維寧電壓的電阻分壓器通?？梢院雎院拖?，如下面的簡化等效圖所示：

因此，上面的簡化版本有助于我們得到以下公式，當VR2處于峰值時，電容器C的放電相位。

VR2 ? R2（Vp - 0.7） / R2 + RB1