單結晶體管(Unipolar Junction Transistor,簡稱UJT),又稱為基極二極管或單晶二極管,是一種具有獨特結構和特性的半導體器件。以下將詳細闡述單結晶體管的結構和主要參數。
一、單結晶體管的結構
單結晶體管的結構相對簡單,主要由一個PN結和兩個電阻接觸電極組成。具體來說,其典型結構包括:
- 基片 :基片是條狀的高阻N型硅片,作為器件的基礎材料。
- 基極 :在基片的兩端,通過歐姆接觸分別引出兩個基極b1和b2。這兩個基極與基片形成歐姆接觸,使得電流可以在基片與基極之間自由流動。
- 發射極 :在基片中間略偏b2一側,通過合金法制作一個P區作為發射極e。這個P區與N型基片之間形成一個PN結,是器件的核心部分。
單結晶體管的內部結構、符號表示、等效電路以及引腳排列,如圖(a)、(b)、(c)、(d)所示。引腳b1、b2分別為第一基極和第二基極(雙基極),e為發射極。e極和N型硅片間構成一個PN結。PN結A點至兩基極間的等效電阻分別用rb1和rb2表示。兩基極間的電阻用rBB表示,rBB=rb1+rb2。
綜上所述,單結晶體管具有三個端子:發射極e、第一基極b1和第二基極b2。這種結構使得單結晶體管在工作時能夠表現出獨特的負阻特性,特別適用于開關系統中的弛張振蕩器,以及定時電路、控制電路和讀出電路等應用。
二、單結晶體管的主要參數
單結晶體管的主要參數包括基極間電阻Rbb、分壓比η、eb1間反向電壓Vcb1、反向電流Ieob1、發射極飽和壓降Veo、峰點電壓Vp與峰點電流Ip、谷點電壓Vv與谷點電流Iv等。這些參數共同決定了單結晶體管的性能和行為。
- 基極間電阻Rbb
- 定義 :發射極開路時,基極b1、b2之間的電阻。
- 數值范圍 :一般為2--10千歐。其數值隨溫度上升而增大。
- 作用 :基極間電阻是單結晶體管的一個重要參數,它反映了器件在基極間的電阻特性。
- 分壓比η
- 定義 :由管子內部結構決定的常數,表示發射極E至第一基極B1間的電壓(不包括PN結管壓降)占兩基極間電壓的比例。
- 數值范圍 :一般為0.3--0.85。
- 作用 :分壓比是單結晶體管設計和應用中的一個重要參考指標,它決定了器件在不同工作條件下的電壓分配關系。
- eb1間反向電壓Vcb1
- 定義 :b2開路時,在額定反向電壓Vcb2下,基極b1與發射極e之間的反向耐壓。
- 作用 :該參數反映了單結晶體管在反向電壓作用下的耐壓能力,是器件可靠性的重要指標之一。
- 反向電流Ieob1
- 定義 :b1開路時,在額定反向電壓Vcb2下,eb2間的反向電流。
- 作用 :反向電流的大小反映了單結晶體管在反向電壓作用下的漏電情況,是評估器件性能的重要參數之一。
- 發射極飽和壓降Veo
- 定義 :在最大發射極額定電流時,eb1間的壓降。
- 作用 :發射極飽和壓降是單結晶體管在飽和狀態下的一個重要參數,它決定了器件在飽和狀態下的電壓損失。
- 峰點電壓Vp與峰點電流Ip
- 定義 :單結晶體管剛開始導通時,發射極E與第一基極B1間的電壓稱為峰點電壓Vp,其所對應的發射極電流稱為峰點電流Ip。
- 作用 :峰點電壓和峰點電流是單結晶體管導通特性的重要標志,它們決定了器件的導通門檻和初始導通狀態。
- 谷點電壓Vv與谷點電流Iv
- 定義 :單結晶體管由負阻區開始進入飽和區時,發射極E與第一基極B1間的電壓稱為谷點電壓Vv,其所對應的發射極電流稱為谷點電流Iv。
- 作用 :谷點電壓和谷點電流反映了單結晶體管在飽和狀態下的工作特性,是評估器件飽和性能的重要參數。
此外,單結晶體管還具有調制電流和耗散功率等參數,這些參數共同決定了器件在不同工作條件下的性能和穩定性。
三、總結
單結晶體管作為一種具有獨特結構和特性的半導體器件,在電子電路中發揮著重要作用。其結構簡單,由一個PN結和兩個電阻接觸電極組成;而主要參數則包括基極間電阻Rbb、分壓比η、eb1間反向電壓Vcb1、反向電流Ieob1、發射極飽和壓降Veo、峰點電壓Vp與峰點電流Ip、谷點電壓Vv與谷點電流Iv等。這些參數共同決定了單結晶體管的性能和行為特性,為器件的設計、制造和應用提供了重要依據。
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