單結(jié)晶體管的工作原理和伏安特性

單結(jié)晶體管（Unipolar Junction Transistor，簡稱UJT），又稱基極二極管或單晶二極管，是一種具有獨(dú)特工作原理和伏安特性的半導(dǎo)體器件。以下將詳細(xì)闡述單結(jié)晶體管的工作原理和伏安特性。

一、單結(jié)晶體管的工作原理

單結(jié)晶體管的工作原理主要基于其獨(dú)特的PN結(jié)結(jié)構(gòu)和電阻特性。具體來說，當(dāng)基極B1和B2之間加上電壓時，電流從B2流向B1，并在PN結(jié)處形成反偏狀態(tài)。此時，如果在發(fā)射極E上加上一個超過原反偏電勢的信號，器件將呈現(xiàn)導(dǎo)電狀態(tài)。一旦正偏狀態(tài)出現(xiàn)，便有大量空穴注入基區(qū)，使發(fā)射極E和B1之間的電阻減小，電流增大，電勢降低，并保持導(dǎo)通狀態(tài)。改變兩個基極間的偏置或改變發(fā)射極信號才能使器件恢復(fù)原始狀態(tài)。

單結(jié)晶體管的工作過程可以分為以下幾個階段：

1. 截止?fàn)顟B(tài) ：在初始狀態(tài)下，由于PN結(jié)的反偏作用，單結(jié)晶體管處于截止?fàn)顟B(tài)，此時發(fā)射極E與基極B1之間的電阻較大，電流很小。
2. 觸發(fā)導(dǎo)通 ：當(dāng)在發(fā)射極E上加上一個正向電壓，且該電壓超過PN結(jié)的反偏電勢時，PN結(jié)開始正偏，空穴從發(fā)射極E注入基區(qū)，使得發(fā)射極E與基極B1之間的電阻迅速減小，電流迅速增大，單結(jié)晶體管進(jìn)入導(dǎo)通狀態(tài)。
3. 負(fù)阻區(qū) ：在導(dǎo)通狀態(tài)下，隨著發(fā)射極電流的增加，發(fā)射極E與基極B1之間的電壓反而下降，這種電壓隨電流增加而下降的特性稱為負(fù)阻特性。在這個階段，單結(jié)晶體管表現(xiàn)出典型的負(fù)阻特性。
4. 飽和區(qū) ：當(dāng)發(fā)射極電流增加到一定程度時，發(fā)射極E與基極B1之間的電壓達(dá)到一個最小值（稱為谷點電壓Vv），此時單結(jié)晶體管進(jìn)入飽和區(qū)。在飽和區(qū)，發(fā)射極電流的增加對電壓的影響很小，單結(jié)晶體管保持導(dǎo)通狀態(tài)。
5. 截止恢復(fù) ：要使單結(jié)晶體管從導(dǎo)通狀態(tài)恢復(fù)到截止?fàn)顟B(tài)，需要改變兩個基極間的偏置或移除發(fā)射極上的正向電壓。當(dāng)發(fā)射極電壓降低到低于谷點電壓Vv時，單結(jié)晶體管將逐漸恢復(fù)到截止?fàn)顟B(tài)。

二、單結(jié)晶體管的伏安特性

單結(jié)晶體管的伏安特性是指其電壓與電流之間的關(guān)系特性。根據(jù)單結(jié)晶體管的工作過程，其伏安特性曲線可以大致分為三個區(qū)域：截止區(qū)、負(fù)阻區(qū)和飽和區(qū)。

1. 截止區(qū) ：在截止區(qū)，單結(jié)晶體管的發(fā)射極E與基極B1之間的電壓較高，但電流很小。此時，PN結(jié)處于反偏狀態(tài)，單結(jié)晶體管不導(dǎo)電。
2. 負(fù)阻區(qū) ：當(dāng)發(fā)射極電壓逐漸降低到一定程度時，單結(jié)晶體管進(jìn)入負(fù)阻區(qū)。在這個階段，隨著發(fā)射極電壓的降低（即發(fā)射極電流的增加），發(fā)射極E與基極B1之間的電壓反而下降。這種電壓隨電流增加而下降的特性是單結(jié)晶體管獨(dú)有的負(fù)阻特性。
3. 飽和區(qū) ：當(dāng)發(fā)射極電壓降低到谷點電壓Vv以下時，單結(jié)晶體管進(jìn)入飽和區(qū)。在飽和區(qū)，發(fā)射極電流的增加對電壓的影響很小，單結(jié)晶體管保持導(dǎo)通狀態(tài)。此時，發(fā)射極E與基極B1之間的電壓基本保持不變。

為了更直觀地了解單結(jié)晶體管的伏安特性，可以通過實驗測量其電壓與電流之間的關(guān)系，并繪制出伏安特性曲線。在實驗中，可以固定基極B1和B2之間的電壓，然后逐漸改變發(fā)射極E上的電壓，同時測量發(fā)射極電流的變化。將測得的電壓和電流值繪制在坐標(biāo)紙上，即可得到單結(jié)晶體管的伏安特性曲線。

三、應(yīng)用與特點

單結(jié)晶體管具有負(fù)阻特性和高的溫度穩(wěn)定性，因此在電子電路中有著廣泛的應(yīng)用。它特別適用于開關(guān)系統(tǒng)中的弛張振蕩器、定時電路、控制電路和讀出電路等。此外，單結(jié)晶體管還具有以下特點：

1. 電路簡單 ：單結(jié)晶體管的結(jié)構(gòu)相對簡單，電路實現(xiàn)容易。
2. 脈沖電流能力強(qiáng) ：單結(jié)晶體管能夠承受較大的脈沖電流，適用于需要大電流脈沖的場合。
3. 溫度穩(wěn)定性好 ：單結(jié)晶體管的開關(guān)特性具有很高的溫度穩(wěn)定性，基本上不隨溫度而變化。

綜上所述，單結(jié)晶體管以其獨(dú)特的工作原理和伏安特性在電子電路中發(fā)揮著重要作用。通過深入了解其工作原理和伏安特性，可以更好地應(yīng)用單結(jié)晶體管于各種電子電路中。