什么是单结晶体管,单结晶体管的作用和工作原理

2017-02-28 11:38分类：电子元器件阅读：

单结晶体管( UJT)是一种特殊的电流控制型负阻半导体器件，它和普通晶体二极管一样，只有一个PN结，但却具有3个电极：一个发射极、两个基极。因为它具有两个基极，所以也称为“双基极二极管”；又因为它虽然有3个电极，外形跟晶体三极管完全一样，但内部仅有一个PN结，所以称它为单结晶体管（简称“单结管”）。

单结晶体管具有一种非常重要的电气性能——负阻特性，利用这一特性可组成张弛振荡电路、阶梯波发生电路、定时电路、触发电路等，其特点是电路简单、调整方便，被广泛应用于各种自动化电子或电气控制装置中。

外形和结构

常见单结晶体管的实物外形如图1 1—1所示。由图可见，单结晶体管的外形与普通三极管别无两样，其封装形式主要有3种——陶瓷封装的半球状（ET型）、金属管帽封装的圆柱状（B型，管底上有一个用于判断引脚的小凸口）和塑料封装的半圆柱状（T0-92型）单结晶体管的内部结构示意图和各部分名称见图11-2( a) 在一块电阻率比较高的N型硅片的两头制作有两个欧姆接触电极（指接触电阻非常小的纯电阻接触电极），分别叫第一基极b1和第二基极b2。在靠近第二基极b2的一侧中间，有一个P型半导体与N型硅片相结合，形成了一个PN结，在P型半导体上引出的电极就叫做发射极e。

为了便于理解和分析单结晶体管的工作特性，我们可以将单结晶体管的内部等效成为图11-2 (b)所示的电路。其PN结的作用相当于一个晶体二极管VD，两个基极b1和b2之间的N型区域可等效成为一个纯电阻Rbb，称为基极间电阻。而Rbb又可看成是由两个电阻串联组成的，其中Rb1,表示发射极e与第一基极b1之间的电阻，它的阻值可随着外加发射极电流/e而变化，好像是一个可变电阻；Rb2表示发射极e与第二基极b2之间的电阻，它的数值与发射极电流/e无关。

需要说明的是，单结晶体管按制造材料的不同，可分为N型基极单结晶体管和P型基极单结晶体管两大类。。但我们常用的单结晶体管几乎全部是N型基极单结晶体管，很少见到P型基极单结晶体管。，

基本特性

单结晶体管的基极b1、b2之间不加电压时，发射极e与两个基极间如同一般的晶体二极管，具有单向导电性。若按照图11-3 (a)所示的实验电路，在基极b2和bl之间接上正向电源Gbb，在发射极e与第一基极b1之间接上正向电源Ge它将表现出独特的性能。首先，电源Gbb在硅片的等效电阻Rb2、Rb,上会产生电压降，这会在A点与第一基极b1之间形成一个电压UA，它由等效电阻Rb2和Rb,对Gbb的分压所决定。这时如果想让发射极e、第一基极b1间导通，所加电压U1必须超过UA电压0.7V（硅二极管开始导通的正向电压）才行。当U。低于UA时，发射极e、第一基极b1之间呈现截止状态，发射极电流，。很小；当U1≥UA+0.7V时，e、b1之间立即导通，大量的空穴进入N型硅片，降低了A点到第一基极b1之间的电阻Rb1。因此，在基极间电阻Rb2和Rb1上的电压分布也改变了，结果UA降低，PN结进一步被正向偏置，有更多的空穴进入N区，形成正反馈。于是/e迅速增加，并且由于Rb1阻值的迅速减小，e、b1之间的电压Ue也会迅速下降，其特性曲线如图11-3 (b)所示。因为随着/e的增加使管压降UA反而减小的现象与一般电阻的性质（工作电流与电压成正比关系）刚好相反，所以我们就称这一现象为负阻特性，称单结晶体管是一种电流控制型负阻器件。这种负阻特性是单结晶体管与普通晶体二极管的根本区别所在。

主要参数

单结晶体管的参数较多，但最重要的直流参数是分压比η（读“艾塔”）和基极间电阻Rbb，其次还有耗散功率Pb2m这一极限参数等。

①基极间电阻（Rbb）。这是指在单结晶体管发射极e开路的条件下，两个基极b1、b2之间的纯电阻（即月Rbb=Rb1+Rb2）。它的大小与管子制造材料有关，跟测试时电流的方向和大小基本无关，国产管一般在2~12kΩ。

②分压比（η），这是单结晶体管发射极e到第一基极bl之间的电压（不包括PN结管压降），占第二基极b2到第一基极bl之间电压的比例。77是单结晶体管很重要的参数，是一个由管子内部结构所决定的常数，它与基极间电阻Rbb的关系为：η=Rb1/Rbb=Rbb/（Rb1+Rb2），国产单结晶体管的77值在0.3~0.9范围内，一般使用时，以选取η高的管子为好。

③峰点电压(Up)与电流(/p)。峰点电压Up是指单结晶体管刚开始导通时的发射极e与第一基极b1间的电压，其所对应的发射极电流叫做峰点电流/p，如图11-3 (b)所示。单结晶体管发射极电压Ue大于峰点电压Up，是管子导通的必要条件。峰点电压Up不是一个常数，而是取决于分压比'7和外加电压Ubb（基极间工作电压）的大小，即Up=η•Ubb+0.7V。Up和Ubb成线性关系，因此单结晶体管具有稳定的触发电压．国产单结晶体管的峰点电流/p-股小于2mA,个单结晶体管的峰点电流/p小，说明它需要的触发功率小。

④谷点电压(Uv)与电流(/v)。谷点电压Uv是指单结晶体管由负阻区开始进入饱和区时的发射极e与第一基极b1间的电压，它也是维持单结晶体管处于导通状态的最小电压，其所对应的发射极电流叫做谷点电流/v如图11-3 (b)所示。不同单结晶体管的谷点电压是有所不同的，处于负阻状态的单结晶体管，当发射极e的电压Ue<Uv时，管子即从负阻区跳变为截止状态。国产单结晶体管的谷点电压Uv-般小于3.5V，谷点电流/v一般小于1.5mA。

⑤调制电流(/b2)。这是指发射极e处于饱和状态时，从单结晶体管第二基极b2流过的电流，不同型号的单结晶体管，其调制电流大不相同，国产管的调制电流/b2-般在3 - 40mA。，

⑥耗散功率(Pb2m)。这是指单结晶体管第二基极b2的最大耗散功率。这是一项极限参数，使用中单结晶体管实际功耗应小于Pp2m，并留有一定余量，以防管子过热而损坏。

型号命名

国产单结晶体管的型号命名比较特殊，它仅由两大部分组成，如图11-4所示。
单结晶体管的型号标注图

第1部分是字母“BT”，表示“半导体特殊器件——硅平面单结晶体管”；第2部分是阿拉伯数字(多后缀参数分挡字母A-F)，表示器件特性参数的分类和序号等。，常用单结晶体管的型号有BT31（陶瓷封装）和BT32 - BT37（金属或塑料封装）、BT40（塑料封装）等。也有一些早期国产的单结晶体管是生产厂家自己命名的，如5S1、5S2等。部分国产单结晶体管的型号和主要参数见表11。

表1 1 部分国产单结晶体管的型号和主要参数
型号	分压比η	基极间电阻 Rbb(KΩ）	调制电流 /b2(mA)	峰点电流 /P（mA)	谷点电压 Uv(V)	谷点电流 /v(mA)	耗散功率 Pb2m(mW)
BT32A	0.3~0.55	3~6	8~35
BT32B	0.3~0.55	5~12
BT32C	0.45~0.75	3~6		≤2	≤3.5	≤1.5	250
BT32D	0.45~0.75	5~12	≤35	≤2	≤3.5	≤1.5	250
BT32E	0.65~0.9	3~6
BT32F	0.65~0.9	5~12
BT33A	0.3~0.55	3~6	8~40
BT33B	0.3~0.55	5~12
BT33C	0.45~0.75	3~6		≤2	≤3.5	≤1.5	400
BT33D	0.45~0.75	5~12	≤40	≤2	≤3.5	≤1.5	400
BT33E	0.66~0.9	3~6
BT33F	0.66~0.9	5~12
件条测试	Ubb=20V	Ubb=20V/e=0	Ubb=10V	Ubb=20V	Ubb=20V	Ubb=20V

国外生产的常见单结晶体管型号有2N6027、2N6028、N13T1、NT1 01……其型号命名规则与同类晶体三极管一致，这里不再详细介绍。

引脚识别

图11-5给出了常用单结晶体管各引脚的排列位序。对于陶瓷封装的半球状管子（图左）来说，将标有型号的平面对着自己，引脚向下，从左到右，依次为e、b2、b1脚。，对于金属管帽封装的圆柱状管子（图中），将引脚朝上，引脚根部等腰三角形底边（距离较宽的一边）对着自己，从左边小凸口开始，顺时针方向数，依次为e、b1、b2脚。对于塑料封装的半圆柱状管子（图右），其3个引线脚呈“一字形”排列，面对标有型号的一面，从左到右依次为e、b2、b1脚。

当遇到型号、封装和引脚排列不熟悉的单结晶体管时，就要查阅有关资料或用万用表检测辨认后再接入电路。

电路符号