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无线电电子与电气工程百科全书 单结晶体管。 参考数据
文章介绍了器件、工作原理和单结晶体管的使用。 单结晶体管，也称为二基极二极管，是一种具有一个 pn 结的三电极半导体器件。 其结构传统如图所示。 图1，a，图中的常规图形名称-图1中。 XNUMX、b.
单结晶体管的基础是半导体晶体（例如，具有 n 型导电性），称为基极。 在晶体的末端有欧姆接触 B1 和 BZ，在它们之间有一个区域，该区域与作为发射极的 p 型半导体具有整流接触。 使用最简单的等效电路（图 1，c）可以方便地考虑单通晶体管的工作原理，其中 RB1 和R.B2 - 基极和发射极对应端子之间的电阻，D1为发射极p-p结。 流过电阻R的电流B1 和R.B2，在其中第一个上产生电压降，以相反方向偏置二极管 D1。 如果发射极电压 Ue 小于电阻 R 上的压降B1，二极管D1闭合，只有漏电流流过。 电压U是什么时候Э 变得高于电阻 R 两端的电压B1，二极管开始正向通过电流。 在这种情况下，电阻 RB1 减小，这导致电路 D1 R 中的电流增加B1，这反过来又会导致电阻 R 的进一步降低B1. 这个过程像雪崩一样进行。 电阻RB1 减小的速度快于通过 pn 结的电流增加的速度，因此，在单结晶体管的电流-电压特性上出现了一个负电阻区域（图 2）（曲线 1）。 随着电流的进一步增加，电阻 R 的依赖性B1 从通过pn结的电流开始减小，对于大于某个值（Ioff）的值，它不依赖于电流（饱和区）。
随着偏置电压 Ucm 的减小，电流-电压特性向左移动（曲线 2），在偏置电压 Ucm 不存在的情况下，变为开路 pn 结的特性（曲线 3）。
将其表征为电路元件的单结晶体管的主要参数是：
单结晶体管的等效物可以由两个具有不同导电类型的普通晶体管构成，如图 3 所示。 XNUMX.
这里，流过由电阻器 R1 和 R2 组成的分压器的电流在其中第二个电阻器上产生压降，从而闭合晶体管 T1 的发射极结。 随着发射极电压的增加，晶体管 T1 开始将电流传递到晶体管 T2 的基极，结果晶体管 T1 也打开。 这导致晶体管 TXNUMX 基极的电压降低，进而导致其打开更多，等等。换句话说，在这种器件中打开晶体管的过程也会像雪崩一样进行，并且电流 -该器件的电压特性看起来与单结晶体管相似。 单结晶体管上的器件 单结晶体管（二基极二极管）广泛应用于各种自动化设备、脉冲和测量设备——发生器、阈值设备、分频器、时间继电器等。 基于单结晶体管的主要器件类型之一是张弛振荡器，其电路如图 1 所示。 一。
当电源开启时，电容C1通过电阻R1充电。 一旦电容器两端的电压等于单结晶体管 T1 的导通电压，其发射结打开，电容器迅速放电。 随着电容器放电，发射极电流减小，当它达到等于关断电流的值时，晶体管关闭，之后再次重复该过程。 结果，在作为发生器的输出信号的基极 B1 和 B2 上出现了短的双极脉冲。 发电机的振荡频率 f 可以使用近似公式计算：
其中R是电阻器R1的电阻，欧姆； C——电容器C1的电容，F； η 是单结晶体管的传输系数。 对于给定的振荡频率，应选择尽可能大的电容器电容，以便在负载（R2 或 R3）上获得具有所需幅度的信号。 单结晶体管发生器的一个重要优点是其振荡频率略微取决于电源电压的大小。 实际上，电压从 10 V 变化到 20 V 会导致频率变化仅为 0,5%。 如果充电电路中包含光电二极管、光敏电阻、热敏电阻或其他元件，而不是电阻 R1，在外部因素（光、温度、压力等）的影响下改变其电阻，则发生器变成一个模拟转换器将相应的物理参数转换成脉冲重复率。 稍微改变一下方案，如图所示。 2、同一台发电机可以变成电压比较装置。 在这种情况下，晶体管的基极电路连接到参考电压源，并且充电电路连接到所研究的源。 当后者的电压超过开启电压时，器件将开始产生正极性脉冲。 在该装置中，其原理图如图所示。 如图3所示，电容器通过电阻器R4和双极晶体管T1的发射极-集电极部分的电阻充电。 除此之外，该生成器的操作与之前描述的没有什么不同。 通过使用微调电阻器 R2 改变晶体管 T1 基极的偏置电压，可以调节充电电流，从而调节在这种情况下从单结晶体管 T2 的发射极获取的锯齿波电压的频率。 这种装置产生的振动形式的线性度偏差不超过 1%
可以通过向发射极电路施加正极性脉冲或向 B2 基极电路施加负极性脉冲来控制单结晶体管的开启时刻。 等待多谐振荡器的工作就是基于这个原理，其电路如图 4 所示。 1. 为了获得所需的操作模式，电容器 C1 上的最大电压（取决于分压器 R2R2 的电阻器的电阻比）设置为低于晶体管的导通电压。 选择这些电压之间的差异时要考虑到触发电路中可能存在的干扰，这可能会导致设备误报。 当负极性脉冲施加到 BXNUMX 基极电路时，基极间电压 UB1B2 减小（调制），结果，晶体管 T1 打开，正极性脉冲出现在 B1 的基极上。
单结晶体管也用于阶梯形电压发生器。 对称（正弦、矩形等）信号被馈送到此类设备的输入端（见图 5）。 随着信号的正半波，电容器C1通过电阻器R2和晶体管T1的发射极-集电极部分的电阻充电到一定电压，远低于单结晶体管T2的导通电压. 在下一个正半波作用期间，电容器两端的电压以相同的量逐步增加，依此类推，直到它等于晶体管 T2 的导通电压。 从它的发射极移除一个阶跃电压。 分频器的操作就是基于这个原理的使用。 单结晶体管上的一个级能够提供高达 5 的分压系数。通过将几个这样的器件组合成一个整体，您可以获得具有更大分压系数的分压器。 对于图中的示例。 图 6 显示了一个 100 分频器的示意图。该设备的第一级将到达其输入端的正极性脉冲的频率除以 4，其他两个除以 5。
从图中可以看出，分频器级之间的区别仅在于电容器C1-C3的充电电路中的电阻器的阻值。 电容器C1的充电时间常数由电阻器R2、R4决定。 R6和R2； C3——电阻R4。 R6和R3； C5-R6和R1。 当电源接通时，电容器C3-C1开始充电。 进入器件输入端的正极性电压脉冲与电容器 C4 上的电压相加，一旦它们的总和达到等于导通电压的值，单结晶体管就会打开，电容器通过其放电。发射结。 结果，电阻器R6和R2两端的电压降突然增加，这导致晶体管T2和T2的基极间电压降低。 然而，仅当电容器CXNUMX两端的电压变得足以在降低的基极间电压下将其导通时，晶体管TXNUMX才会打开。 分频器的第三级工作原理类似。
时间继电器的方案，其特点是效率非常高，如图 7 所示。 1、在初始状态下，DZ晶闸管是闭合的，所以该装置实际上不消耗能量（漏电流很小，可以忽略不计）。 当正极性的触发脉冲施加到控制电极时，晶闸管打开。 结果，继电器 P1 被激活，其触点（图中未显示）打开执行器。 同时，电容 C2 和 C1 开始通过电阻 R2 和 R2 充电。 由于第一个电阻的电阻比第二个大很多倍，电容器 C1 将首先充电，当电容器 C1 两端的电压达到导通电压时，单结晶体管将打开，电容器 C2 将通过其放电发射结。 电阻R2上同时出现的正极性脉冲将与电容器C1上的电压相加，结果DZ晶闸管将闭合并使继电器RXNUMX断电，直到下一个触发脉冲到达.
该器件的电路如图 8 所示，设计用于将电压模拟转换为频率。 这里，晶体管T2用于张弛振荡器，T1与电阻R1和R2一起被包括在电容器C1的充电电路中。 当晶体管T1的基极电压发生变化时，其发射极-集电极部分的电阻会发生变化，因此，根据输入电压，单结晶体管T2会以更大或更小的频率打开。 通过从基极电路B3中的负载电阻R1获取的脉冲频率，可以判断器件输入端的电压。 出版：cxem.net
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