單結電晶體結構及應用

UJT是一種三端子半導體器件，具有負電阻和開關特性，可用作相位控制應用中的張弛振蕩器

單結電晶體或者UJT，是另一種固態三端器件，可用於門脈衝，定時電路和觸發發生器應用，以切換和控制晶閘管和三端雙向可控矽開關，用於交流電源控制型應用。

與二極體類似，單結電晶體由單獨的P型和N型半導體材料構成，在器件的主導電N型溝道內形成單個（因此稱為Uni-Junction）PN結。 / p>

雖然 Unijunction Transistor 具有電晶體的名稱，但其開關特性與傳統的雙極或場效應電晶體的開關特性非常不同，因為它不能用於放大信號而是用作ON-OFF開關電晶體。 UJT具有單向導電性和負阻抗特性，在擊穿過程中更像是可變分壓器。

與N溝道FET類似，UJT由單個實心N型半導體材料組成，形成主電流通道，其兩個外部連接標記為 Base 2 （ B 2 ）和 Base 1 （ B 1 ）。第三個連接，容易被標記為 Emitter （ E ）位於通道上。發射極端子由從P型發射極指向N型基極的箭頭表示。

通過將P型材料熔合到N中，形成單結電晶體的發射極整流pn結。型矽通道。然而，也可以使用帶有N型發射極端子的P溝道UJT，但這些都很少使用。

發射極結沿著通道定位，因此它更靠近終端 B 2 比 B 1 。在UJT符號中使用箭頭，其指向基部，指示發射器端子是正的並且矽棒是負材料。下面顯示了UJT的符號，結構和等效電路。

Unijunction電晶體符號和結構

請注意，單結電晶體的符號與結型場效應電晶體或JFET的符號非常相似，只是它有一個代表發射極（ E ）輸入的彎曲箭頭。雖然它們的歐姆通道相似，但JFET和UJT的運行方式卻截然不同，不應混淆。

那麼它是如何工作的呢？從上面的等效電路可以看出，N型通道基本上由兩個電阻器組成 R B2 和 R B1 與等效（理想）二極體串聯， D 表示連接到其中心點的pn結。該發射極pn結在製造過程中沿歐姆通道固定在位，因此不能改變。

在發射極之間給出電阻 R B1 ， E 和終端 B 1 ，而電阻 R B2 是在發射器， E 和終端 B 2 。由於pn結的物理位置更接近端子 B 2 而 B 1

矽棒的總電阻（其歐姆電阻）將取決於半導體實際摻雜水平以及N型矽通道的物理尺寸，但可以由 R BB 表示。如果用歐姆表測量，對於大多數常見的UJT，例如2N1671,2N2646或2N2647，這個靜態電阻通常會在大約4kΩ到10kΩ之間。

這兩個串聯電阻在單結電晶體的兩個基極端之間產生分壓網絡，因為該通道從 B 2 延伸到 B 1 ，當在器件上施加電壓時，沿通道任意點的電位將與其在端子之間的位置成比例 B 2 和 B 1 。因此，電壓梯度的大小取決於電源電壓的大小。

當在電路中使用時，端子 B 1 接地並且發射器用作設備的輸入。假設在 B 2 和 B 1之間跨越UJT施加電壓 V BB 使 B 2 相對於 B 1 偏向正。在施加零發射極輸入的情況下，電阻分壓器的 R B1 （較低電阻）產生的電壓可以計算為：

單結電晶體R B1 電壓

對於單結電晶體，電阻比 R B1 到 R BB 被稱為固有的對峙比並且是給出希臘符號：η（eta）。對於大多數常見的UJT，η的典型標準值範圍為0.5到0.8。

如果小的正輸入電壓小於電阻上產生的電壓， R B1 （ηV BB ）現在應用於發射極輸入端子，二極體pn結反向偏置，因此提供了一個非常好的高阻抗且器件不導通。 UJT切換為「OFF」並且零電流流過。

然而，當發射器輸入電壓增加並且變得大於 V RB1 時（或者） ηV BB + 0.7V ，其中0.7V等於pn結二極體伏特壓降）pn結變為正向偏置，並且單結電晶體開始導通。結果是發射極電流，ηI E 現在從發射極流入基極區域。

額外的發射極電流流入Base減小了發射極結與 B 1 端子之間通道的電阻部分。將 R B1 電阻的值減小到非常低的值意味著發射極結變得更加正向偏置，導致更大的電流。這會導致發射極端的負電阻。

同樣，如果在發射極和 B 1 端子之間施加的輸入電壓降低對於低於擊穿的值， R B1 的電阻值增加到高值。那麼Unijunction Transistor可以被認為是一個電壓擊穿器件。

因此我們可以看到 R B1 是可變的，取決於發射器電流的值， I E 。然後相對於 B 1 正向偏置發射極結會導致更多電流流動，從而降低發射極， E 和之間的電阻B 1 。

換句話說，流入UJT發射極的電流導致 R B1 的電阻值減小並且其上的電壓降， V RB1 也必須減小，允許更多的電流流動產生負電阻條件。

Unijunction電晶體應用

現在我們知道單結電晶體是如何工作的，它們可以用於什麼。單結電晶體最常見的應用是作為 SCR 和 Triacs 的觸發器件，但其他UJT應用包括鋸齒發生器，簡單振蕩器，相位控制和定時電路。所有UJT電路中最簡單的是鬆弛振蕩器，產生非正弦波形。

在基本和典型的UJT張弛振蕩器電路中，單結電晶體的發射極端子連接到串聯電阻的結點和電容，RC電路如下圖所示。

單結電晶體弛豫振蕩器

當電壓（ Vs ）為首先應用，單結電晶體為「OFF」，電容 C1 完全放電，但開始通過電阻 R3 指數地充電。由於UJT的發射極連接到電容器，當電容器兩端的充電電壓 Vc 變得大於二極體電壓降值時，pn結表現為正常二極體並變為正向偏置觸發UJT進入傳導期。單結電晶體為「ON」。此時，發射極進入低阻抗飽和狀態，發射極電流通過 R1 時，發射極到B1阻抗會崩潰。

作為電阻的歐姆值 R1 非常低，電容器通過UJT快速放電，並且 R1 上出現快速上升的電壓脈衝。此外，由於電容器通過UJT的放電速度比通過電阻 R3 充電更快，因此放電時間遠遠小於充電時間，因為電容器通過低電阻UJT放電。

當電容兩端的電壓降低到pn結的保持點以下（ V OFF ）時，UJT變為「OFF」且沒有電流流入發射極結再次使電容器通過電阻 R3 充電，並在 V ON 和 V Vs 時，> OFF 不斷重複。

UJT振蕩器波形

然後我們可以看到unijunction振蕩器連續切換「ON」和「OFF」而沒有任何反饋。振蕩器的工作頻率直接受充電電阻 R3 的值的影響，與電容 C1 串聯，η。從Base1（ B1 ）端子生成的輸出脈衝形狀是鋸齒波形，並且為了調節時間周期，您只需要改變電阻的歐姆值， R3 因為它設置 RC 時間常數來為電容器充電。

鋸齒波形的時間周期 T 將作為充電時間給出加上電容器的放電時間。作為放電時間，τ 1 與較大的 RC 充電時間相比通常非常短，τ 2 振蕩的時間段或多或少等於T≅τ 2 。因此，振蕩頻率由ƒ= 1 / T 給出。

UJT振蕩器示例No1

2N2646單結電晶體的數據表給出了內在函數支撐比η為0.65。如果使用100nF電容產生定時脈衝，則計算產生100Hz振蕩頻率所需的定時電阻。

1。時間段如下：

2。定時電阻 R 3 的值計算如下：

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然後，在這個簡單示例中所需的充電電阻值計算為95.3kΩ到最接近的首選值。但是，由於 R3 的電阻值可能太大或太小，因此UJT張弛振蕩器需要一定的條件才能正常工作。

例如，如果值為 R3 太大，（兆歐）電容可能無法充分充電以觸發Unijunction的發射極導通，但也必須足夠大，以確保一旦電容器放電到UJT「OFF」低於下觸發電壓。

同樣，如果 R3 的值太小，（幾百歐姆）一旦觸發，流入發射極端子的電流可能足夠大將設備驅動到飽和區域，防止設備完全「關閉」。無論哪種方式，單結振蕩器電路都不會振蕩。

UJT速度控制電路

上述單結電晶體電路的一個典型應用是產生一系列脈衝來觸發和控制晶閘管。通過將UJT用作相位控制觸發電路和SCR或三端雙向可控矽開關，我們可以調節通用交流或直流電機的速度，如圖所示。

單結電晶體速度控制

使用上述電路，我們可以控制通用串聯電機的速度（或者我們想要的任何類型的負載，加熱器，燈等）通過調節流過SCR的電流。要控制電機速度，只需改變鋸齒波脈衝的頻率，這可以通過改變電位計的值來實現。

Unijunction Transistor Summary

我們已經看到aUnijunction Transistor或UJT是簡稱的電子半導體器件，其在N型（或P型）輕摻雜歐姆溝道內僅具有一個pn結。 UJT有三個終端，一個標記為發射器（ E ）和兩個基站（ B1 和 B2 ）。

兩個歐姆觸點 B1 和 B2 連接在半導體通道的兩端，電阻在 B1 和 B2 之間，當發射極開路稱為基極間電阻， R BB 。如果用歐姆表測量，對於大多數常見的UJT，這個靜態電阻通常會在大約4kΩ到10kΩ之間。

R B1 的比率 R BB 被稱為內在對峙比率，並給出希臘符號：η（eta） 。對於大多數常見的UJT，η的典型標準值範圍為0.5至0.8。

單結電晶體是一種固態觸發器件，可用於各種電路和應用，從晶閘管和三端雙向可控矽開關到用於相位控制電路的鋸齒波發生器.UJT的負阻特性也使其作為簡單的張弛振蕩器非常有用。

當作為鬆弛連接時振蕩器，它可以獨立振蕩，無需諧振電路或複雜的RC反饋網絡。當以這種方式連接時，單結電晶體能夠通過改變單個電容器（ C ）或電阻器的值（ R ）。

通常可用的單結電晶體包括2N1671,2N2646,2N2647等，2N2646是最常用的UJT，用於脈衝和鋸齒波發生器和延時電路。可用的其他類型的單結電晶體器件稱為可編程UJT，其開關參數可由外部電阻器設置。最常見的可編程單結電晶體是2N6027和2N6028。

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