[1]單結(jié)管即單結(jié)晶體管,又稱為雙基極二極管,是一種具有一個pn結(jié)和兩個歐姆電極的負阻半導(dǎo)體器件。常見的有陶瓷封裝和金屬殼封裝的單結(jié)晶體管。
[2]單結(jié)晶體管可分為n型基極單結(jié)管和p型基極單結(jié)管兩大類。單結(jié)晶體管的文字符號為“vt”,圖形符號如圖所示。
[3]單結(jié)晶體管的主要參數(shù)有:①分壓比η,指單結(jié)晶體管發(fā)射極e至第一基極b1間的電壓(不包括pn結(jié)管壓降)在兩基極間電壓中所占的比例。②峰點電壓up,是指單結(jié)晶體管剛開始導(dǎo)通時的發(fā)射極e與第一基極b1的電壓,其所對應(yīng)的發(fā)射極電流叫做峰點電流ip。③谷點電壓uv,是指單結(jié)晶體管由負阻區(qū)開始進入飽和區(qū)時的發(fā)射極e與第一基極b1間的電壓,其所對應(yīng)的發(fā)射極電流叫做谷點電流iv。
[4]單結(jié)晶體管共有三個管腳,分別是:發(fā)射極e、第一基極b1和第二基極b2。圖示為兩種典型單結(jié)晶體管的管腳電極。
[5]單結(jié)晶體管最重要的特性是具有負阻性,其基本工作原理如圖示(以n基極單結(jié)管為例)。當發(fā)射極電壓ue大于峰點電壓up時,pn結(jié)處于正向偏置,單結(jié)管導(dǎo)通。隨著發(fā)射極電流ie的增加,大量空穴從發(fā)射極注入硅晶體,導(dǎo)致發(fā)射極與第一基極間的電阻急劇減小,其間的電位也就減小,呈現(xiàn)出負阻特性。
[6]檢測單結(jié)晶體管時,萬用表置于“r×1k”擋,檢測兩基極間電阻:兩表筆(不分正、負)接單結(jié)晶體管除發(fā)射極e以外的兩個管腳,讀數(shù)應(yīng)為3~10kω。
[7]檢測pn結(jié)正向電阻(n基極管為例,下同):黑表筆接發(fā)射極e,紅表筆分別接兩個基極,讀數(shù)均應(yīng)為數(shù)千歐。對調(diào)兩表筆后檢測pn結(jié)反向電阻,讀數(shù)均應(yīng)為無窮大。如果測量結(jié)果與上述不符,說明被測單結(jié)管已損壞。
[8]測量單結(jié)晶體管的分壓比η:按圖示搭接一個測量電路,用萬用表“直流10v”擋測出c2上的電壓uc2,再按公式η=uc2/ub計算即可。
[9]單結(jié)晶體管的基本應(yīng)用是組成脈沖產(chǎn)生電路,包括振蕩器、波形發(fā)生器等,并可使電路結(jié)構(gòu)大為簡化。圖示為單結(jié)晶體管弛張振蕩器。單結(jié)管vt的發(fā)射極輸出鋸齒波,第一基極輸出窄脈沖,第二基極輸出方波。re與c組成充放電回路,改變re或c即可改變振蕩周期。該電路振蕩周期t≈recln[1/(1-η)],式中,ln為自然對數(shù),即以e(2.718)為底的對數(shù)。
[10]單結(jié)晶體管還可以用作晶閘管觸發(fā)電路。圖示為調(diào)光臺燈電路。在交流電的每半周內(nèi),晶閘管vs由單結(jié)管vt輸出的窄脈沖觸發(fā)導(dǎo)通,調(diào)節(jié)rp便改變了vt輸出窄脈沖的時間,即改變了vs的導(dǎo)通角,從而改變了流過燈泡el的電流,實現(xiàn)了調(diào)光的目的。
[11]晶體閘流管簡稱為晶閘管,也叫做可控硅,是一種具有三個pn結(jié)的功率型半導(dǎo)體器件。常見的晶閘管有塑封式、陶瓷封裝式、金屬殼封裝式和大功率螺栓式等形狀。晶體閘流管可分為:單向晶閘管、雙向晶閘管、可關(guān)斷晶閘管等多種。
[12]晶體閘流管的文字符號為“vs”,圖形符號如圖示。晶閘管的主要參數(shù)有:額定通態(tài)平均電流、正反向阻斷峰值電壓、維持電流、控制極觸發(fā)電壓和電流等。使用時應(yīng)注意不能超過其極限參數(shù)指標,并留有一定余量,以免造成器件損壞。
[13]晶閘管具有三個電極。單向晶閘管的三個電極是:陽極a、陰極k、控制極g。雙向晶閘管的三個電極是:兩個主電極t1、t2以及控制極g。使用中應(yīng)注意識別。
[14]晶閘管具有可控的單向?qū)щ娦?,即不但具有一般二極管單向?qū)щ姷恼髯饔?,而且可以對?dǎo)通電流進行控制。單向晶閘管是pnpn四層結(jié)構(gòu),形成三個pn結(jié),具有三個外電極a、k和g,可等效為pnp、npn兩晶體管組成的復(fù)合管,見圖14左邊。在a、k間加上正向電壓后,管子并不導(dǎo)通。此時在控制極g加上正電壓時,vt1、vt2相繼迅速導(dǎo)通,此時即使去掉控制極電壓,管子仍維持導(dǎo)通狀態(tài)。雙向晶閘管可以等效為兩個單向晶閘管反向并聯(lián),見圖14右邊,雙向晶閘管可以控制雙向?qū)?,因此除控制極g外的另兩個電極不再分陽極陰極,而稱之為主電極t1、t2。
[15]檢測單向晶閘管:萬用表置于“r×10ω”擋,黑表筆接控制極g,紅表筆接陰極k,測量其正向電阻,應(yīng)有較小的阻值。對調(diào)兩表筆測其反向電阻,應(yīng)比正向電阻明顯大一些。測量控制極g與陽極a之間的正、反向電阻,均應(yīng)為無窮大。這是因為g、a間為兩個pn結(jié)反向串聯(lián),不論正、反向均不應(yīng)導(dǎo)通,否則晶閘管已壞。
[16]檢測雙向晶閘管:萬用表置于“r×1ω”擋,兩表筆測量控制極g與主電極t1間的正、反向電阻,均應(yīng)為較小阻值。測量控制極g與主電極t2間的正、反向電阻,均應(yīng)為無窮大。
[17]檢測單向晶閘管導(dǎo)通特性:萬用表置于“r×1ω”擋,黑表筆接陽極a,紅表筆接陰極k,表針指示應(yīng)為無窮大。用螺絲刀等金屬物將控制極g與陽極a短接一下(短接后即斷開),表針應(yīng)向右偏轉(zhuǎn)并保持在十幾歐姆處。檢測雙向晶閘管導(dǎo)通特性:黑表筆接主電極t1,紅表筆接主電極t2,表針指示應(yīng)為無窮大。將控制極g與主電極t2短接一下,表針應(yīng)向右偏轉(zhuǎn)并保持在十幾歐姆處。如不符合上述情況則說明晶閘管已損壞。
[18]晶閘管具有以小電流(電壓)控制大電流(電壓)的作用,并具有體積小、重量輕、功耗低、效率高、開關(guān)速度快等優(yōu)點,在無觸點開關(guān)、可控整流、逆變、調(diào)光、調(diào)壓、調(diào)速等方面得到廣泛的應(yīng)用。圖示為晶閘管無觸點開關(guān)控制的報警器電路,當探頭檢測到異常情況時,輸出一正脈沖至控制極g,晶閘管vs導(dǎo)通使報警器報警,直至有關(guān)人員到場并切斷開關(guān)s才停止報警。
[19]雙向晶閘管可以用作交流調(diào)壓器。圖示電路中,rp、r和c組成充放電回路,c上電壓作為雙向晶閘管vs的觸發(fā)電壓。調(diào)節(jié)rp可改變c的充電時間,也就改變了vs的導(dǎo)通角,達到交流調(diào)壓的目的。
[20]普通晶閘管導(dǎo)通后控制極即不起作用,要關(guān)斷必須切斷電源,使流過晶閘管的正向電流小于維持電流??申P(guān)斷晶閘管克服了上述缺陷,當控制極g加上正脈沖電壓時晶閘管導(dǎo)通,當控制極g加上負脈沖電壓時晶閘管關(guān)斷。