单结晶体管 (UJT)结构、工作原理、类型及触发电路

单结晶体管（ UJT）也称为双基极二极管，因为它是一种2层、3端子的固态开关器件，由于只有一个结，因此称为单结器件（单向设备）。单结晶体管器件的独特特性是，当它被触发时，发射极电流会增加，直到它受到发射极电源的限制。

由于成本低，单结晶体管可用于振荡器、脉冲发生器和触发电路（例如SCR或TRIAC）等广泛的应用领域。它是一种低功率吸收装置，可在正常条件下工作。

单结晶体管结构

单结晶体管使用轻掺杂的N型硅棒构造单结晶体管，在其上合金化重掺杂的P型棒。三边嵌入金属触点，从中取出三个端子，分别命名为Emitter（发射极）、Base1（基极1）和Base2（基极2）。需要注意的是，基极和发射极的作用不同于双极晶体管的基极和发射极。

因为单结晶体管是一种三端、单结、两层器件，所以与晶体管相比，它更类似于晶闸管。单结晶体管具有与晶闸管非常相似的高阻抗关断状态和低阻抗导通状态。从关闭状态到开启状态，切换是由电导率调制而不是由双极晶体管动作引起的。

发射极是P型的，并且是重掺杂的。发射极开路时B1和B2之间的电阻称为基极间电阻。发射结通常比基极B1更靠近基极B2。所以该器件不是对称的，因为对称单元不为大多数应用提供电气特性。

单结晶体管的符号如下图所示，当器件正向偏置时，它处于活动状态或处于导通状态。发射极与代表N型材料板的垂直线成一定角度，箭头指向常规电流方向。

工作原理

发射器处于打开状态

当施加电压 V_BB时发射极开路，沿N型硅棒建立电位梯度。由于发射极靠近基极B₂，因此V_BB的主要部分出现在发射极和基极B₁之间。发射极和B1之间的电压V₁在PN结上建立反向偏置，并且发射极电流被切断，但是由于少数电荷载流子，少量漏电流从B₂流向发射极，因此该设备被称为处于关闭状态。

发射器处于正电位

当在发射极端施加正电压时，PN结将保持反向偏置，直到输入电压小于V₁。一旦发射极的输入电压超过V₁，PN结就会变为正向偏置。在这种情况下，空穴从P 型区域提供到N型棒中。这些孔被正极B₂端子排斥并被吸引到B₁端子。发射极到_B1区域中空穴数量的增加导致该条的该部分的电阻降低。

正因为如此，从发射极到B₁区域的内部电压降减小了，因此发射极电流（I_E) 增加。随着提供更多的孔，达到饱和状态。在饱和点，发射极电流受到发射极电源的限制。现在，该设备正在导电，因此被称为处于ON状态。

UJT的等效电路

UJT的等效电路图如下所示：

• 硅棒的电阻称为基极间电阻（取值范围为4kΩ至10kΩ）。

• 电阻R_B1是发射极和B1区域之间的栅的电阻。该值是可变的，取决于PN结上的偏置电压。

• 电阻R_B2是发射极和B2区域之间的栅的电阻。

• 发射极PN结由二极管表示。

• 在没有电压施加到UJT的情况下，基极间电阻的值由该式给出：RBB=RB1+RB2

• UJT的固有间隔比（ƞ）由该式给出：η=V1/VBB=RB1/（RB1+RB2），则RB1两端的电压为：V1=RB1/（RB1+RB2）*VBB=ηVBB

• ƞ的值一般介于0.51和0.82之间。
• UJT的峰值电压 (V_P )为：Vp=ηVBB+VD

主要特性

在给定的V_BB值下，UJT的发射极电压 (V _E ) 和发射极电流 (I _E ) 之间的曲线称为UJT的发射极特性，如下图所示：

• 首先，在截止区，当发射极电压从零开始增加时，由于少数电荷载流子，小电流从端子B₂流向发射极，这称为漏电流。

• 高于V_E的确定值，发射极电流 (I_E ) 开始流动并增加，直到在P点达到峰值（V_P和 I_{P ）。}

• 在点P之后，V_E的增加导致I_E的突然增加，同时V_E的相应减少。这是曲线的负电阻区域，随着I_E的增加，V_E降低。

• 曲线的负电阻区域在谷点 (V)处结束，具有谷点电压V_V和电流 I_V。在谷点之后，器件被驱动至饱和。

应用UJT触发TRIAC电路示例

UJT可用于用于产生脉冲以触发TRIAC的张弛振荡器，其触发电路示例如下：

在上述电路中，施加的交流电压使用桥式整流器进行整流，并使用齐纳二极管进行调节。该稳压直流电压被施加到电容器上，电容器开始通过可变电阻器充电。

一旦电容器电压达到峰值或阈值电压，UJT开始导通，电容器开始通过UJT和变压器初级放电，并在变压器次级产生脉冲电压，该脉冲电压被提供给栅极SCR来触发它。一旦触发SCR，它将开始导通，而与任何栅极电压无关。

总结

单结晶体管是一种应用非常广泛的三端半导体器件，具有低成本、优良特性、正常工作条件下的低功率吸收装置等优势特点，主要应用于振荡器、触发电路、锯齿发生器、双稳态网络、脉冲和电压传感电路、UJT张弛振荡器和过电压检测器等。