一、單結晶體管的結構和等效電路
單結晶體管的外形很象晶體三極管,它也有三個電極,稱為發射極e,第一基極b1,第二基極b2,又叫雙基極二極管。因為只有一個PN結所以又稱為單結晶體管。外形及符號如圖(a)、(b)所示。圖中發射極箭頭指向b1,表示經PN結的電流只流向b1極。單結管的等效電路如圖(C)所示,rb1表示e與b1之間的等效電阻,它的阻值受e-b1間電壓的控制,所以等效為可變電阻。兩個基極之間的電阻用Rbb表示,即:Rbb=Rb1+Rb2,Rb1與Rbb的比值稱為分壓比h=Rb1/Rbb,h一般在0.3~0.8之間。
二、工作原理和特性曲線
伏安特性變化如圖所示。
★圖中,當VBB固定,等效電路中,A點對b1的電壓UA=hVBB為定值。當Ue較小時,Ue<UA,PN結反偏,此時只有很小的反向漏電流IEO(幾微安)如圖中曲線“1”段。
★當Ue增大,Ue=UA時,PN結處于零偏,iE=0。
★Ue繼續增大,當Ue>UA,iE開始大于零,由于硅二極管的正向壓降為0.7V,所以iE不會有顯著的增加,這個電壓稱為峰值電壓UP,對應電流稱為峰值電流IP。這一區域稱為截止區。
★Ue繼續增加,Ue>UA,管子轉向導通,PN結電流開始顯著增加,這時將有大量的空穴進入基區,e、b1間載流子大量增加,使rb1迅速減小,而rb1的減小又使UA降低,導致iE又進一步加大,這種正反饋的過程,使iE急劇增加UA下降,單結管呈現了負阻特性,圖中曲線“2”線段,到了“C”點負阻特性結束,C點電壓UV稱為谷點電壓,一般為1~2.5V,對應的電流稱為谷點電流Iv,一般為幾毫安。
★過了谷點之后,繼續增加Ue,iE~Ue曲線形狀接近二極管導通時的正向特性曲線。如曲線“3”線段,此時稱為飽和區。飽和壓降一般小于4~5V。
★當改變VBB電壓,改變了閥值電壓UA,曲線的峰點電壓也隨之改變。
三、應用舉例
振蕩:指在沒有輸入信號的情況下,電路輸出一定頻率、一定幅值的電壓或電流信號。
如圖所示為單結晶體管組成的振蕩電路,其工作原理如下:
★當合閘通電時,電容C上的電壓為零,管子截止,電源VBB通過電阻R對C充電,隨時間增長電容上電壓 (即
)逐漸增大;
★一旦 增大到峰點電壓UP后,管子進入負阻區,輸入端等效電阻急劇減小,使C通過管子的輸入回路迅速放電,
兩端電壓隨之減小,一旦
減小到谷點電壓UV后,管子截止;
★電容又開始充電,重復上述過程。
由于充電時間常數遠大于放電時間常數,當穩定振蕩時,電容上電壓的波形如圖所示。