单结晶体管结构及应用

UJT是一种三端子半导体器件，具有负电阻和开关特性，可用作相位控制应用中的张弛振荡器

单结晶体管或者UJT，是另一种固态三端器件，可用于门脉冲，定时威廉希尔官方网站 和触发发生器应用，以切换和控制晶闸管和三端双向可控硅开关，用于交流电源控制型应用。

与二极管类似，单结晶体管由单独的P型和N型半导体材料构成，在器件的主导电N型沟道内形成单个（因此称为Uni-Junction）PN结。 / p>

虽然 Unijunction Transistor 具有晶体管的名称，但其开关特性与传统的双极或场效应晶体管的开关特性非常不同，因为它不能用于放大信号而是用作ON-OFF开关晶体管。 UJT具有单向导电性和负阻抗特性，在击穿过程中更像是可变分压器。

与N沟道FET类似，UJT由单个实心N型半导体材料组成，形成主电流通道，其两个外部连接标记为 Base 2 （ B 2 ）和 Base 1 （ B <子> 1 ）。第三个连接，容易被标记为 Emitter （ E ）位于通道上。发射极端子由从P型发射极指向N型基极的箭头表示。

通过将P型材料熔合到N中，形成单结晶体管的发射极整流pn结。型硅通道。然而，也可以使用带有N型发射极端子的P沟道UJT，但这些都很少使用。

发射极结沿着通道定位，因此它更靠近终端 B 2 比 B 1 。在UJT符号中使用箭头，其指向基部，指示发射器端子是正的并且硅棒是负材料。下面显示了UJT的符号，结构和等效威廉希尔官方网站 。

Unijunction晶体管符号和结构

请注意，单结晶体管的符号与结型场效应晶体管或JFET的符号非常相似，只是它有一个代表发射极（ E ）输入的弯曲箭头。虽然它们的欧姆通道相似，但JFET和UJT的运行方式却截然不同，不应混淆。

那么它是如何工作的呢？从上面的等效威廉希尔官方网站 可以看出，N型通道基本上由两个电阻器组成 R B2 和 R B1 与等效（理想）二极管串联， D 表示连接到其中心点的pn结。该发射极pn结在制造过程中沿欧姆通道固定在位，因此不能改变。

在发射极之间给出电阻 R B1 ， E 和终端 B 1 ，而电阻 R B2 是在发射器， E 和终端 B 2 。由于pn结的物理位置更接近端子 B 2 而 B 1 <电阻值 R B2 小于 R B1 。

硅棒的总电阻（其欧姆电阻）将取决于半导体实际掺杂水平以及N型硅通道的物理尺寸，但可以由 R BB 表示。如果用欧姆表测量，对于大多数常见的UJT，例如2N1671,2N2646或2N2647，这个静态电阻通常会在大约4kΩ到10kΩ之间。

这两个串联电阻在单结晶体管的两个基极端之间产生分压网络，因为该通道从 B 2 延伸到 B 1 ，当在器件上施加电压时，沿通道任意点的电位将与其在端子之间的位置成比例 B 2 和 B 1 。因此，电压梯度的大小取决于电源电压的大小。

当在威廉希尔官方网站 中使用时，端子 B 1 接地并且发射器用作设备的输入。假设在 B 2 和 B 1之间跨越UJT施加电压 V BB 使 B 2 相对于 B 1 偏向正。在施加零发射极输入的情况下，电阻分压器的 R B1 （较低电阻）产生的电压可以计算为：

单结晶体管R B1 电压

对于单结晶体管，电阻比 R B1 到 R BB 被称为固有的对峙比并且是给出希腊符号：η（eta）。对于大多数常见的UJT，η的典型标准值范围为0.5到0.8。

如果小的正输入电压小于电阻上产生的电压， R B1 （ηV BB ）现在应用于发射极输入端子，二极管pn结反向偏置，因此提供了一个非常好的高阻抗且器件不导通。 UJT切换为“OFF”并且零电流流过。

然而，当发射器输入电压增加并且变得大于 V RB1 时（或者） ηV BB + 0.7V ，其中0.7V等于pn结二极管伏特压降）pn结变为正向偏置，并且单结晶体管开始导通。结果是发射极电流，ηI E 现在从发射极流入基极区域。

额外的发射极电流流入Base减小了发射极结与 B 1 端子之间通道的电阻部分。将 R B1 电阻的值减小到非常低的值意味着发射极结变得更加正向偏置，导致更大的电流。这会导致发射极端的负电阻。

同样，如果在发射极和 B 1 端子之间施加的输入电压降低对于低于击穿的值， R B1 的电阻值增加到高值。那么Unijunction Transistor可以被认为是一个电压击穿器件。

因此我们可以看到 R B1 是可变的，取决于发射器电流的值， I E 。然后相对于 B 1 正向偏置发射极结会导致更多电流流动，从而降低发射极， E 和之间的电阻B 1 。

换句话说，流入UJT发射极的电流导致 R B1 的电阻值减小并且其上的电压降， V RB1 也必须减小，允许更多的电流流动产生负电阻条件。

Unijunction晶体管应用

现在我们知道单结晶体管是如何工作的，它们可以用于什么。单结晶体管最常见的应用是作为 SCR 和 Triacs 的触发器件，但其他UJT应用包括锯齿发生器，简单振荡器，相位控制和定时威廉希尔官方网站 。所有UJT威廉希尔官方网站 中最简单的是松弛振荡器，产生非正弦波形。

在基本和典型的UJT张弛振荡器威廉希尔官方网站 中，单结晶体管的发射极端子连接到串联电阻的结点和电容，RC威廉希尔官方网站 如下图所示。

单结晶体管弛豫振荡器

当电压（ Vs ）为首先应用，单结晶体管为“OFF”，电容 C1 完全放电，但开始通过电阻 R3 指数地充电。由于UJT的发射极连接到电容器，当电容器两端的充电电压 Vc 变得大于二极管电压降值时，pn结表现为正常二极管并变为正向偏置触发UJT进入传导期。单结晶体管为“ON”。此时，发射极进入低阻抗饱和状态，发射极电流通过 R1 时，发射极到B1阻抗会崩溃。

作为电阻的欧姆值 R1 非常低，电容器通过UJT快速放电，并且 R1 上出现快速上升的电压脉冲。此外，由于电容器通过UJT的放电速度比通过电阻 R3 充电更快，因此放电时间远远小于充电时间，因为电容器通过低电阻UJT放电。

当电容两端的电压降低到pn结的保持点以下（ V OFF ）时，UJT变为“OFF”且没有电流流入发射极结再次使电容器通过电阻 R3 充电，并在 V ON 和 V Vs 时，> OFF 不断重复。

UJT振荡器波形

然后我们可以看到unijunction振荡器连续切换“ON”和“OFF”而没有任何反馈。振荡器的工作频率直接受充电电阻 R3 的值的影响，与电容 C1 串联，η。从Base1（ B1 ）端子生成的输出脉冲形状是锯齿波形，并且为了调节时间周期，您只需要改变电阻的欧姆值， R3 因为它设置 RC 时间常数来为电容器充电。

锯齿波形的时间周期 T 将作为充电时间给出加上电容器的放电时间。作为放电时间，τ 1 与较大的 RC 充电时间相比通常非常短，τ 2 振荡的时间段或多或少等于T≅τ 2 。因此，振荡频率由ƒ= 1 / T 给出。

UJT振荡器示例No1

2N2646单结晶体管的数据表给出了内在函数支撑比η为0.65。如果使用100nF电容产生定时脉冲，则计算产生100Hz振荡频率所需的定时电阻。

1。时间段如下：

2。定时电阻 R 3 的值计算如下：

>

然后，在这个简单示例中所需的充电电阻值计算为95.3kΩ到最接近的首选值。但是，由于 R3 的电阻值可能太大或太小，因此UJT张弛振荡器需要一定的条件才能正常工作。

例如，如果值为 R3 太大，（兆欧）电容可能无法充分充电以触发Unijunction的发射极导通，但也必须足够大，以确保一旦电容器放电到UJT“OFF”低于下触发电压。

同样，如果 R3 的值太小，（几百欧姆）一旦触发，流入发射极端子的电流可能足够大将设备驱动到饱和区域，防止设备完全“关闭”。无论哪种方式，单结振荡器威廉希尔官方网站 都不会振荡。

UJT速度控制威廉希尔官方网站

上述单结晶体管威廉希尔官方网站 的一个典型应用是产生一系列脉冲来触发和控制晶闸管。通过将UJT用作相位控制触发威廉希尔官方网站 和SCR或三端双向可控硅开关，我们可以调节通用交流或直流电机的速度，如图所示。

单结晶体管速度控制

使用上述威廉希尔官方网站 ，我们可以控制通用串联电机的速度（或者我们想要的任何类型的负载，加热器，灯等）通过调节流过SCR的电流。要控制电机速度，只需改变锯齿波脉冲的频率，这可以通过改变电位计的值来实现。

Unijunction Transistor Summary

我们已经看到aUnijunction Transistor或UJT是简称的电子半导体器件，其在N型（或P型）轻掺杂欧姆沟道内仅具有一个pn结。 UJT有三个终端，一个标记为发射器（ E ）和两个基站（ B1 和 B2 ）。

两个欧姆触点 B1 和 B2 连接在半导体通道的两端，电阻在 B1 和 B2 之间，当发射极开路称为基极间电阻， R BB 。如果用欧姆表测量，对于大多数常见的UJT，这个静态电阻通常会在大约4kΩ到10kΩ之间。

R B1 的比率 R BB 被称为内在对峙比率，并给出希腊符号：η（eta） 。对于大多数常见的UJT，η的典型标准值范围为0.5至0.8。

单结晶体管是一种固态触发器件，可用于各种威廉希尔官方网站 和应用，从晶闸管和三端双向可控硅开关到用于相位控制威廉希尔官方网站 的锯齿波发生器.UJT的负阻特性也使其作为简单的张弛振荡器非常有用。

当作为松弛连接时振荡器，它可以独立振荡，无需谐振威廉希尔官方网站 或复杂的RC反馈网络。当以这种方式连接时，单结晶体管能够通过改变单个电容器（ C ）或电阻器的值（ R ）。

通常可用的单结晶体管包括2N1671,2N2646,2N2647等，2N2646是最常用的UJT，用于脉冲和锯齿波发生器和延时威廉希尔官方网站 。可用的其他类型的单结晶体管器件称为可编程UJT，其开关参数可由外部电阻器设置。最常见的可编程单结晶体管是2N6027和2N6028。