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法律研究单结晶体管 – 结构、工作原理和特性
单结晶体管 (UJT) 是一种三端 半导体器件。UJT 的主要特点是，当它被触发时，发射极电流会再生式地增加，直到受到发射极电源的限制。由于这种特性，它被用于开关脉冲发生器、锯齿波发生器等应用中。
UJT 的结构
UJT 由一块 n 型硅半导体棒组成，两端各有一个电极。这些连接的端子称为基极端 (B1 和 B2)。靠近基极 B2，在 p 型发射极和 n 型硅棒之间形成了一个 pn 结。该结的端子称为发射极端 (E)。
由于该器件具有三个端子和一个 pn 结，因此在该区域内被称为单结晶体管 (UJT)。
该器件只有一个 pn 结，因此它形成一个二极管。因为两个基极引线是从二极管的一个部分引出的，所以该器件也称为双基二极管。
发射极掺杂浓度很高，而 n 区掺杂浓度很低。因此，当发射极端开路时，基极端之间的电阻非常高。
UJT 的工作原理
发射极开路
当在发射极开路的情况下施加电压 VBB 时。在 n 型硅棒上建立一个电位梯度。由于发射极位于靠近基极 B2 的位置，因此 VBB 的大部分电压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 结上建立了一个反向偏置，发射极电流被截止，但由于少数载流子，从 B2 到发射极会流过一个小的泄漏电流。因此，器件处于断态。
发射极处于正电位
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 结就会变成正向偏置。在这种情况下，空穴从 p 型区域注入到 n 型棒中。这些空穴被正的 B2 端子排斥，并被吸引到 B1 端子。发射极到 B1 区域的空穴数量增加导致该棒部分电阻减小。因此，从发射极到 B1 区域的内部电压降降低，从而导致发射极电流 (IE) 增加。随着更多空穴的注入，会达到饱和状态。在饱和点，发射极电流受发射极电源限制。现在，器件正在导通，因此处于导通状态。
UJT 的等效电路
硅棒的电阻称为基极间电阻（值为 4 kΩ 到 10 kΩ）。
电阻 RB1 是发射极和 B1 区域之间棒的电阻。它的值是可变的，并且取决于 pn 结上的偏置电压。
电阻 RB2 是发射极和 B2 区域之间棒的电阻。
发射极 pn 结由一个二极管表示。
在没有电压施加到 UJT 的情况下，基极间电阻的值由下式给出
$$\mathrm{R_{BB}=R_{B1}+R_{B2}}$$
UJT 的固有截止比 (ƞ) 由下式给出
$$\mathrm{\eta=\frac{V_{1}}{V_{BB}}=\frac{R_{B1}}{R_{B1}+R_{B2}}}$$
$$\mathrm{R_{B1} 上的电压为 V_{1}=\frac{R_{B1}}{R_{B1}+R_{B2}}V_{BB}=\eta V_{BB}}$$
ƞ 的值通常在 0.51 到 0.82 之间。
UJT 的峰值电压 (VP)
$$\mathrm{V_{p}=\eta V_{BB}+V_{D}}$$
UJT 的特性
在给定 VBB 值下，UJT 的发射极电压 (VE) 和发射极电流 (IE) 之间的曲线称为 UJT 的发射极特性曲线。
特性曲线中的重要点如下：
首先，在截止区域，当发射极电压从零开始增加时，由于少数载流子，从 B2 端子到发射极会流过一个小电流。这称为泄漏电流。
在 VE 的特定值以上，发射极电流 (IE) 开始流动并增加，直到在 P 点达到峰值 (VP 和 IP)。
经过 P 点后，VE 的增加会导致 IE 突然增加，同时 VE 对应下降。这是曲线上的负阻区域，因为随着 IE 的增加，VE 减小。
曲线的负阻区域在谷点 (V) 结束，具有谷点电压 VV 和电流 IV。在谷点之后，器件被驱动到饱和状态。
UJT 的优点
成本低
特性优良
在正常工作条件下，功耗低
UJT 的应用
- 振荡器
- 触发电路
- 锯齿波发生器
- 双稳态网络
- 脉冲和电压检测电路
- UJT 松弛振荡器
- 过电压检测器
数值示例
一个 UJT 的基极间电压为 20 V。如果固有截止比为 0.75，求截止电压和峰值电压的值。假设 pn 结上的正向压降为 0.7 V。
解答
$$\mathrm{截止电压=\eta V_{BB}=0.75×20=15 V}$$
$$\mathrm{峰值电压\:(V_{p})=\eta V_{BB}+V_{D}=15+0.7=15.7 V}$$
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