脉冲电路 - 单结晶体管

单结晶体管是一种具有单个 PN 结但仍然不是二极管的晶体管。与普通晶体管不同，单结晶体管或简称为 UJT 具有一个发射极和两个基极。该元件因其负阻特性以及作为弛豫振荡器的应用而特别出名。

UJT 的构造

一根高阻 n 型硅条被视为形成基极结构。两端绘制两个欧姆接触，作为基极。铝棒状结构连接到它，成为发射极。该发射极靠近基极 2，稍远于基极 1。两者连接在一起形成 PN 结。由于存在单个 PN 结，因此该组件称为单结晶体管。

条内存在称为固有电阻的内部电阻，其电阻值取决于条的掺杂浓度。UJT 的结构和符号如下所示。

在符号中，发射极由倾斜箭头表示，其余两端表示基极。由于 UJT 被理解为二极管和一些电阻的组合，因此可以通过等效图来指示 UJT 的内部结构以解释 UJT 的工作原理。

UJT 的工作原理

可以通过其等效电路来了解 UJT 的工作原理。发射极上施加的电压表示为 V_E，基极 1 和 2 处的内阻分别表示为 R_B1 和 R_B2。内部存在的两个电阻合称为固有电阻，表示为 R_BB。RB1 两端的电压可以表示为 V₁。电路工作时施加的直流电压为 V_BB。

UJT 等效电路如下所示。

最初，当没有施加电压时，

$$V_E = 0$$

然后电压 V_BB 通过 R_B2 施加。二极管 D 将处于反向偏置。二极管两端的电压为 VB，即发射极二极管的势垒电压。由于施加了 V_BB，A 点会出现一些电压。因此，总电压将为 V_A + V_B。

现在，如果发射极电压 V_E 增加，电流 I_E 会流过二极管 D。该电流使二极管正向偏置。载流子被感应，电阻 R_B1 继续减小。因此，R_B1两端的电位，即V_B1也会减小。

$$V_{B1} = \left( \frac{R_{B1}}{R_{B1} + R_{B2}} ight )V_{BB}$$

由于V_BB恒定，且R_B1由于沟道的掺杂浓度而减小至其最小值，V_B1也会减小。

实际上，内部存在的电阻统称为固有电阻，表示为R_BB。上述阻力可以表示为

$$R_{BB} = R_{B1} + R_{B2}$$

$$\left( \frac{R_{B1}}{R_{BB}} ight ) = \eta$$

符号 η用于表示施加的总电阻。

因此，V_B1 两端的电压表示为

$$V_{B1} = \eta V_{BB}$$

发射极电压表示为

$$V_E = V_D + V_{B1}$$

$$V_E = 0.7 + V_{B1}$$

其中 V_D 是二极管两端的电压。

当二极管正向偏置时，二极管两端的电压将为 0.7v。因此，这是恒定的，V_B1 继续减小。因此 V_E 继续减小。它减小到最小值，可以表示为 V_V，称为谷值电压。 UJT 开启时的电压为峰值电压，表示为 V_P。

UJT 的 V-I 特性

从下图中可以清楚地理解到目前为止讨论的概念。

最初当 V_E 为零时，会有一些反向电流 IE 流动，直到 VE 的值达到

$$V_E = \eta V_{BB}$$

这是曲线与 Y 轴相切的点。

当 V_E 达到某个电压时

$$V_E = \eta V_{BB} + V_D$$

此时，二极管正向偏置。

此时的电压称为 V_P（峰值电压），此时的电流称为 I_P（峰值电流）。到目前为止，图中的部分被称为截止区域，因为 UJT 处于 OFF 状态。

现在，当 V_E 进一步增加时，电阻 R_B1 和电压 V₁ 也会减小，但流经它的电流会增加。这是负阻特性，因此该区域称为负阻区域。

现在，电压 V_E 达到某个点，进一步增加会导致 R_B1 两端的电压增加。该点的电压称为 V_V（谷值电压），该点的电流称为 I_V（谷值电流）。此后的区域称为饱和区。

UJT 的应用

UJT 最突出地用作弛豫振荡器。它们也用于相位控制电路。此外，UJT还广泛用于为数字电路提供时钟、为各种器件提供时序控制、为晶闸管提供控制触发、为CRO中的水平偏转电路提供同步脉冲等。