模拟电子技术实用知识单结晶体管

一、单结晶体管的结构与特性

1．单结晶体管的结构

单结晶体管因为具有两个基极，故单结晶体管又称为双基极晶体管。单结晶体管有三个电极，分别称为第一基极b1、第二基极b2、发射极e。单结晶体管虽然有三个电极，但在结构上只有一个PN结，它是在一块高电阻率的N型硅基片一侧的两端，各引出一个电极，分别称第一基极b1和第二基极b2。在硅片的另一侧较靠近b2处，用扩散法掺入P型杂质，形成一个PN结，再引出一个电极，称发射极e。单结晶体管的内部结构、等效电路、图形符号如图1所示。

存在于两个基极b1和b2之间的电阻是N型硅片本身的电阻，称为体电阻，由单结晶体管的等效电路可见，两基极间的电阻Rb1b2=Rb1+Rb2,其体阻值一般在（5～10）KΩ之间。

国产单结晶体管的型号，主要有BT31、BT32、BT33等系列产品，其中B表示半导体器件，T表示特种晶体管，第三位数3表示三个电极，最后一位数表示功耗mW、mW、mW等等。

常用的型号为BT33的单结晶体管的外形结构，如图2所示。

2．单结晶体管的特性——伏安特性

单结晶体管的伏安特性，是指在单结晶体管的e、b1极之间加一个正电压Ue，在b2、b1极之间加一个正电压Ubb，其发射极电流Ie与发射极电压Ue的关系曲线。

单结晶体管的Ie——Ue伏安特性曲线如图2所示。

由单结晶体管的伏安特性曲线可见：

（1）当发射极所加的电压Ue＜Up(峰点电压，约6～8V)时，单结晶体管的Ie电流为很小的反向漏电电流，即曲线的AP段。此时，单结晶体管是处于截止状态的，其e、b1极之间的等效阻值非常大，e、b1极之间相当于一个断开的开关。

（2）当发射极所加的电压Ue越过Up峰点电压后，单结晶体管开始导通，随着导通电流Ie的增加，其e极对地的电压Ue是不断下降的，即曲线的PV段。在曲线的PV段，其动态的电阻值是负值的，这一区间又叫负阻区。负阻区是一个过渡区，时间很短，随着Ie电流的增加，电压Ue将很快达到谷点电压Uv。

（3）当Ie增加到谷点电压所对应的电流，即谷点电流Iv之后，Ue将随Ie的增加而增加，即曲线的VB段，其动态电阻是正值的，这一区间又称为饱和区。单结晶体管工作在饱和区时，其e、b1极之间的等效阻值非常小，e、b1极之间相当于一个闭合的开关。

综上所述，单结晶体管的e、b1极之间，相当于一个受发射极电压Ue控制的开关，故可以用来作振荡元件。

二、单结晶体管的主要参数与极性的判断

1．单结晶体管的主要参数

（1）基极间电阻Rbb(即Rb1+Rb2)。其定义为发射极开路时，基极b1、b2之间的电阻，一般为（5~10）KΩ，其数值随温度上升而增大，不同型号的管阻值有较大的差异。

（2）分压比η。η=Rb1/(Rb1+Rb2),由管子内部结构决定的常数，一般为0.3--0.85。

（3）eb1间反向电压Vcb1。在b2开路时，在额定反向电压Vcb2下，基极b1与发射极e之间的反向耐压。

（4）反向电流Ieo。在b1开路时，在额定反向电压Vcb2下，eb2间的反向电流。

（5）发射极饱和压降Veo。在最大发射极额定电流时，eb1间的压降。

（6）峰点电流Ip：单结晶体管刚开始导通时，发射极电压为峰点电压时的发射极电流。

2．单结晶体管极性的判断

单结晶体管极性的判断方法常有两种，一种是从外观来看，另一种是用万用表来测量。

（1）外观判断法。从外观上看，引脚与外壳相通的电极，一般是b1极；与凸耳相靠近的电极一般为e极，如图5-8所示。

（2）万用表判断法

1）发射极e的判断

单结晶体管，也叫双基极二极管，有e、b1、b2三个电极，其三个管脚的极性可用万用表的R×1K挡来进行判断。测任意两个管脚的正向电阻和反向电阻，直到测得的正反向电阻都基本不变时（一般约10KΩ～30KΩ，不同型号的管阻值有差异），这两个管脚就是两个基极，剩下的另一个管脚就是发射极e。

2）b1、b2电极的判断

在判断出发射极e的基础上，万用表量程置于R×1K挡，黑表笔发射极，红表笔分别接另外两个极，万用表两次均会导通，两次测量中，电阻大的一次，红表笔接的就是单结晶体管的b1极。如图４所示。

3.单结晶体管质量的检测

检测单结晶体管的质量时，万用表的量程一般选用×1K挡。两表笔接不同的电极时，其所呈现出来的阻值是不相同的，单结晶体管各管脚间阻值的规律如图5所示，当阻值的规律不符合图5所示的结果时，则管子是坏的。

三、单结晶体管振荡器

1.单结晶体管振荡器电路

在电子电路中，常常利用单结晶体管的负阻特性和RC电路的充放电特性，组成非正弦波脉冲振荡电路，单结晶体管振荡电路如图6a所示。图中，R、C为充放电元件，V为单结晶体管，Rb1、Rb2为基极电阻，其中Rb2为限流电阻，Rb1是负载电阻，其两端产生的电压降就是振荡输出信号。

2.单结晶体管振荡电路的工作原理

单结晶体管振荡电路的工作原理如下。当开关S闭合后，电源Ucc接入电路中，单结晶体管的b2经电阻Rb2与电源的正极相连，b1经电阻Rb1与电源的负极相接，即b2、b1之间加上了一个正电压。同时，电源Ucc还通过电阻R对电容C进行充电，电容两端的电压Uc随时间按指数规律上升，充电时间常数τ=RC。

当电容两端的电压Uc，即发射极所加的电压Ue＜Up峰点电压时，单结晶体管的Ie电流为很小的反向漏电电流，单结晶体管是处于截止状态的，其e、b1极之间的等效阻值非常大，电阻Rb1上无电流通过，输出电压Uo=0，即无脉冲信号输出，如图6b所示。

当电容两端的电压Uc上升到单结晶体管的峰点电压Up瞬间，即Ue=Up瞬间，单结晶体管内的PN结导通，由于其负阻特性所引起的正反馈作用，单结晶体管迅速进入饱和导通状态，单结晶体管的e、b1极之间相当于一个闭合的开关。此时电容C所充的电压，经发射极e、PN结、第一基极b1和电阻Rb1进行放电。由于放电的时间常数很小，放电速度很快，放电电流Ie通过电阻Rb1时，便在Rb1上产生了一个尖脉冲输出。

随着电容迅速放电的结果，Ue急剧下降，当Ue＜Uv谷点电压时，单结晶体管由导通跳变为截止，输出电压Uo也下降到零，完成了一次振荡过程。

然后电源Ucc重新对C充电，再重复上述过程。这样在电容C上产生周期性的锯齿波，在电阻Rb1上产生周期性的尖脉冲，如图6b所示。

3.12V,24V蓄电池自动充电器电路

单结晶体管BT33、C3、W1、W2等元件组成了弛张振荡器，其产生的脉冲信号经隔离二极管D4输送至可控硅SCR1的控制极，调整W1的阻值可改变SCR1的触发导通角，即改变了充电电流。可控硅SCR2、继电器J、W3、W4、D5等元件组成蓄电池充满电自动保护电路，当电池两端电压被充至W3、W4设定的上限值时，D5导通，SCR2受触发导通，LED2显示，继电器吸合，同时J切换到常开，切断了SCR1的控制脉冲集中，即停止对蓄电池的充电。K2为12V、24V电池充电的转换开关，图示置于12V档位。

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