单结晶体管 (UJT) 与可编程 UJT (PUT)：设计、操作与振荡器应用
什么是单结晶体管 (UJT)？
UJT 是三端硅器件，虽非晶闸管，但可通过向其基极 B1 传递尖锐脉冲触发更大晶闸管。它由 N 型硅条和中心 P 型区构成。条两端为基极 B1 和 B2；中心 P 型区作发射极。发射极断开时，总基极间电阻 (R_BBO) 等于 R_B1 与 R_B2 之和，典型 4 kΩ 至 12 kΩ，视器件而定。固有挡越比 (η)——R_B1 与 R_BBO 之比——范围 0.4 至 0.8。原理图符号见图 (c)。
电气特性
发射极电流-电压曲线（图 a）显示随发射极电压 (V_E) 增加，发射极电流 (I_E) 上升至峰值 (I_P)。此后器件进入负电阻区，电流随电压下降减小，至谷点 (V_V) 达最小。R_B1 电阻在此谷点最低。2N2647 数据手册列 I_P = 2 µA 和 I_V = 4 mA。
峰值电压 (V_P) 等于 R_B1 压降加 ~0.7 V 二极管压降。谷值电压 (V_V) 典型约基极间供电 (V_BB) 10%。
UJT 弛豫振荡器
UJT 弛豫振荡器中，充电电阻 (R_E) 充电电容 (C_E) 直至发射极电压达 V_P。此时发射极与 B1 间低电阻快速放电电容。电容电压跌破 V_V 时发射极-B1 电阻再升高，允许电容再充电循环重复。近似周期 T ≈ R_E·C_E，更准确表达式见图。
放电脉冲可跨外部 B1 和 B2 负载电阻出现。B1 电阻应足低不影响放电时间；B2 电阻可选可短接。充电电阻须选能在 V_BB - V_P 供 I_P 且在 V_BB - V_V 限制谷值电流至 I_V。2N2647 计算见图。
可编程单结晶体管 (PUT)
PUT 是三端四层晶闸管，行为类 UJT 但量产低成本。其栅极——靠近阳极的 N 型层——称“阳极栅”，原理图符号中连接阳极。PUT 特性曲线（阳极电流 vs 阳极电压）镜像 UJT；栅极电压设定可编程峰值电压 (V_P)。外部电阻 (R1 和 R2) 替代内部 R_B1 和 R_B2，允许设计师编程固有挡越比 (η = R1/(R1+R2))。
PUT 弛豫振荡器中，电阻 (R) 充电电容至 V_P。器件随即大导通，将工作点沿负电阻斜率拉至谷点，电流尖峰流过阴极。放电后工作点复位至上升斜率。电阻须足大从不供谷值电流 (I_P)，但足小充电期达 V_P。10 V 供电、η ≈ 2/3 的 2N6027，可接受电阻范围 143 kΩ < R < 755 kΩ。
2N6027 PUT 示例参数表
| 参数 | 条件 | 最小 | 典型 | 最大 | 单位 |
|---|---|---|---|---|---|
| V_T | V_S=10 V, R_G=1 MΩ | 0.2 | 0.7 | 1.6 | V |
| V_T | V_S=10 V, R_G=10 kΩ | 0.2 | 0.35 | 0.6 | V |
| I_P | V_S=10 V, R_G=1 MΩ | - | 1.25 | 2.0 | µA |
| I_P | V_S=10 V, R_G=10 kΩ | - | 4.0 | 5.0 | µA |
| I_V | V_S=10 V, R_G=1 MΩ | - | 18 | 50 | µA |
| I_V | V_S=10 V, R_G=10 kΩ | 70 | 150 | - | µA |
| I_V | V_S=10 V, R_G=200 Ω | 1500 | - | - | µA |
| V_F (I_F=50 mA) | - | - | 0.8 | 1.5 | V |
这些值下，实用 PUT 弛豫振荡器可驱动 SCR 灯光调节器。电路用 V_BB 未滤波供电、桥式整流器和可变电阻，必须配最小串联电阻防电位器每过零后卡谷点。
性能考量
- PUT 定时电路典型适用至 10 kHz。
- 若需线性电压斜坡而非指数，用恒流源（如 FET 基恒流二极管）替代充电电阻。
- DIY PUT 可由 PNP 和 NPN 晶体管省略阴极栅极、用阳极栅极构建。
关键要点
- UJT 含两基极和中心发射极；发射极-B1 结展负电阻。
- PUT 三端晶闸管模拟 UJT，外部电阻网络设定固有挡越比。
- 两器件均适合弛豫振荡器、定时电路和晶闸管触发。
相关资源
- 晶闸管工作表
工业技术