单结晶体管工作原理

双基极二极管(单结晶体管)的结构

双基极二极管又称为单结晶体管，它的结构如图1所示。在一片高电阻率的N型硅片一侧的两端各引出一个电极，分别称为第一基极B₁和第二基极B₂。而在硅片是另一侧较靠近B₂处制作一个PN结，在P型硅上引出一个电极，称为发射极E。两个基极之间的电阻为R_BB，一般在2~15kW之间，R_BB一般可分为两段，R_BB = R_B1+ R_B2，R_B1是第一基极B₁至PN结的电阻；R_B2是第一基极B₂至PN结的电阻。双基极二极管的符号见图1的右侧。

图1 双基极二极管的结构与符号 等效电路

双基极二极管的工作原理

将双基极二极管按图2(a)接于电路之中，观察其特性。首先在两个基极之间加电压U_BB，再在发射极E和第一基极B₁之间加上电压U_E，U_E可以用电位器R_P进行调节。这样该电路可以改画成图2(b)的形式，双基极二极管可以用一个PN结和二个电阻R_B1、R_B2组成的等效电路替代。

(a) (b)

图2 双基极二极管的特性测试电路

当基极间加电压U_BB时，R_B1上分得的电压为

式中称为分压比，与管子结构有关，约在0.5～0.9之间。

2.当U_E＝U_BB＋U_D时，单结晶体管内在PN结导通，发射极电流I_E突然增大。把这个突变点称为峰点P。对应的电压U_E和电流I_E分别称为峰点电压U_P和峰点电流I_P。显然，峰点电压

Up＝U_BB＋U_D

式中U_D为单结晶体管中PN结的正向压降，一般取U_D＝0.7V。

在单结晶体管中PN结导通之后，从发射区（P区）向基压（N区）发射了大量的空穴型载流子，I_E增长很快，E和B₁之间变成低阻导通状态，R_B1迅速减小，而E和B₁之间的电压U_E也随着下降。这一段特性曲线的动态电阻为负值，因此称为负阻区。而B₂的电位高于E的电位，空穴型载流子不会向B₂运动，电阻R_B2基本上不变。

当发射极电流I_E增大到某一数值时，电压U_E下降到最低点。特性由线上的这一点称为谷点V。与此点相对应的是谷点电压U_V和谷点电流I_V。此后，当调节R_P使发射极电流继续增大时，发射极电压略有上升，但变化不大。谷点右边的这部分特性称为饱和区。

综上所述，单结晶体管具有以下特点：

（1）当发射极电压等于峰点电压U_P时，单结晶体管导通。导通之后，当发射极电压小于谷点电压U_V时，单结晶体管就恢复截止。

（2）单结晶体管的峰点电压U_P与外加固定电压U_BB及其分压比有关。而分压比是由管子结构决定的，可以看做常数。

对于分压比不同的管子，或者外加电压U_BB的数值不同时，峰值电压U_P也就不同。

（3）不同单结晶体管的谷点电压U_V和谷点电流I_V都不一样。谷点电压大约在2~5V之间。在触发电路中，常选用稍大一些、U_V低一些和I_V大一些的单结管，以增大输出脉冲幅度和移相范围。

单结晶体管触发电路

单结晶体管触发的单相半控桥式整流电路

图3 单结晶体管的伏安特性曲线

1．调节R_P，使U_E从零逐渐增加。当U_E比较小时（U_E＜U_BB＋U_D），单结晶体管内的PN结处于反向偏置，E与B₁之间不能导通，呈现很大电阻。当U_E很小时，有一个很小的反向漏电流。随着U_E的增高，这个电流逐渐变成一个大约几微安的正向漏电流。这一段在图3所示的曲线中称为截止区，即单结晶体管尚未导通的一段。