单结晶体管（简称UJT）是另一种固态三端子器件，可用于门脉冲、定时电路和触发发生器应用，以切换和控制交流电源控制类型应用的晶闸管和双向可控硅。
与二极管一样，单结晶体管由单独的 P 型和 N 型半导体材料构成，在器件的主导电 N 型沟道内形成单个（因此称为单结）PN 结。
虽然单结晶体管有晶体管的名称，但其开关特性与传统的双极型或场效应晶体管有很大不同，因为它不能用于放大信号，而是用作开关晶体管。UJT 具有单向导电性和负阻抗特性，在击穿期间更像可变分压器。
与 N 沟道 FET 一样，UJT 由一块固体 N 型半导体材料组成，形成主载流沟道，其两个外部连接标记为基极 2 ( B 2 ) 和基极 1 ( B 1 )。第三个连接，令人困惑地标记为发射器( E )，位于通道沿线。发射极端子由从P型发射极指向N型基极的箭头表示。
单结晶体管的发射极整流pn结是通过将P型材料熔入N型硅沟道中形成的。然而，带有 N 型发射极端子的 P 沟道 UJT 也可用，但很少使用。
发射极结沿着通道定位，因此它比B 1更靠近端子B 2。UJT 符号中使用的箭头指向基极，表示发射极端子为正极，硅棒为负极材料。下面显示了 UJT 的符号、结构和等效电路。
单结晶体管符号和结构
单结晶体管符号
请注意，单结晶体管的符号看起来与结型场效应晶体管或 JFET 的符号非常相似，只是它有一个代表发射极 ( E ) 输入的弯曲箭头。虽然 JFET 和 UJT 的欧姆通道相似，但其工作方式却截然不同，不应混淆。
那么它是怎样工作的？从上面的等效电路中我们可以看到，N型沟道基本上由两个电阻R B2和R B1与一个等效（理想）二极管串联组成，D代表连接到它们中心点的pn结。该发射极 pn 结在制造过程中沿着欧姆通道固定就位，因此无法更改。
电阻R B1给出在发射极E和端子B 1之间，而电阻R B2给出在发射极E和端子B 2之间。由于pn结的物理位置比B 1更靠近端子B 2 ，因此R B2的电阻值将小于R B1。
硅棒的总电阻（其欧姆电阻）将取决于半导体的实际掺杂水平以及N型硅沟道的物理尺寸，但可以用R BB表示。如果使用欧姆表进行测量，对于常见的 UJT（例如 2N1671、2N2646 或 2N2647），该静态电阻的测量值通常在 4kΩ 到 10kΩ 之间。
这两个串联电阻在单结晶体管的两个基极端子之间产生一个分压器网络，并且由于该沟道从B 2延伸到B 1，因此当在器件上施加电压时，沿沟道的任何点的电势将在与其在端子B 2和B 1之间的位置成比例。因此，电压梯度的水平取决于电源电压的大小。
在电路中使用时，端子B 1连接到地，发射极用作器件的输入。假设在B 2和B 1之间的UJT 上施加电压V BB，使得B 2相对于B 1偏置为正。在施加零发射极输入的情况下，电阻分压器的R B1 （较低电阻）上产生的电压可计算如下：
单结晶体管 R B1电压
对于单结晶体管，上面显示的R B1与R BB的电阻比称为固有隔离比，并用希腊符号表示：η (eta)。对于常见的 UJT，η的典型标准值范围为 0.5 至 0.8。
如果现在向发射极输入端子施加小于电阻两端产生的电压R B1 ( ηV BB ) 的小正输入电压，则二极管 pn 结反向偏置，从而提供非常高的阻抗，并且器件不会执行。UJT 切换为“OFF”并且零电流流动。
然而，当发射极输入电压增加并变得大于V RB1（或ηV BB + 0.7V，其中 0.7V 等于 pn 结二极管电压降）时，pn 结变为正向偏置，单结晶体管开始导通。结果是发射极电流ηI E现在从发射极流入基极区域。
流入基极的额外发射极电流的影响减少了发射极结和B 1端子之间通道的电阻部分。R B1电阻值减小到非常低的值意味着发射极结变得更加正向偏置，从而导致更大的电流。其结果是在发射极端子处产生负电阻。
同样，如果施加在发射极和B 1端子之间的输入电压降低到击穿以下的值，则R B1的电阻值增加到高值。那么单结晶体管可以被认为是一种电压击穿器件。
因此我们可以看到， R B1呈现的电阻是可变的，并且取决于发射极电流I E的值。然后，相对于B 1正向偏置发射极结会导致更多电流流动，从而降低发射极、E和B 1之间的电阻。
换句话说，流入 UJT 发射极的电流会导致R B1的电阻值降低，并且其两端的电压降V RB1也必须降低，从而允许更多的电流流动，从而产生负电阻条件。
单结晶体管应用
现在我们知道单结晶体管是如何工作的，它们可以用来做什么。单结晶体管常见的应用是作为SCR和双向可控硅的触发器件，但其他 UJT 应用包括锯齿发电机、简单振荡器、相位控制和定时电路。所有 UJT 电路中简单的是产生非正弦波形的张弛振荡器。
在基本且典型的 UJT 张弛振荡器电路中，单结晶体管的发射极端子连接到串联电阻器和电容器的接点，即 RC 电路，如下所示。
单结晶体管弛豫振荡器
ujt张弛振荡器
当次施加电压( Vs )时，单结晶体管处于“截止”状态，电容器C1完全放电，但开始通过电阻器R3以指数方式充电。由于 UJT 的发射极连接到电容器，当电容器两端的充电电压Vc变得大于二极管压降值时，pn 结就像普通二极管一样，并变为正向偏置，触发 UJT 导通。单结晶体管处于“ON”状态。此时，随着发射极电流流经R1，发射极进入低阻抗饱和状态，发射极到 B1 的阻抗崩溃。
由于电阻器R1的欧姆值非常低，电容器通过UJT快速放电，并且R1上出现快速上升的电压脉冲。此外，由于电容器通过 UJT 放电比通过电阻器R3充电更快，因此放电时间比充电时间短得多，因为电容器通过低电阻 UJT 放电。
当电容器两端的电压降至 pn 结的保持点 ( V OFF ) 以下时，UJT 变为“OFF”，并且没有电流流入发射极结，因此电容器再次通过电阻器R3充电，此充电和放电过程当施加电源电压Vs时， V ON和V OFF之间不断重复。
UJT 振荡器波形
ujt 振荡器波形
然后我们可以看到单结振荡器不断地“开”和“关”，没有任何反馈。振荡器的工作频率直接受到与电容器C1串联的充电电阻R3的值和η值的影响。Base1 ( B1 ) 端子产生的输出脉冲形状为锯齿波，要调节时间周期，您只需更改电阻R3的欧姆值，因为它设置了对电容器充电的RC时间常数。
锯齿波形的时间周期T为充电时间加上电容器的放电时间。由于放电时间τ 1与较大的RC充电时间τ 2相比通常非常短，振荡时间周期或多或少等于T?τ 2。因此，振荡频率由f = 1/T给出。
UJT 振荡器示例 1
2N2646 单结晶体管的数据表给出的固有隔离比η为 0.65。如果使用 100nF 电容器来生成定时脉冲，请计算产生 100Hz 振荡频率所需的定时电阻。
1. 计时周期为：
ujt 振荡周期
2. 定时电阻R 3的值计算如下：
UJT定时电阻
然后，这个简单示例中所需的充电电阻值计算为接近的值95.3kΩ 。然而，UJT 张弛振荡器正常工作需要一定的条件，因为R3的电阻值可能太大或太小。
例如，如果R3的值太大（兆欧），电容器可能无法充分充电以触发单结的发射极导通，但也必须足够大，以确保一旦电容器放电到 UJT 就切换为“OFF”。低于下触发电压。
同样，如果R3的值太小（几百欧姆），一旦触发，流入发射极端子的电流可能足够大，以将器件驱动到饱和区，从而防止其完全“关闭”。无论哪种方式，单结振荡器电路都将无法振荡。
UJT调速电路
上述单结晶体管电路的一个典型应用是生成一系列脉冲来触发和控制晶闸管。通过使用 UJT 作为相位控制触发电路，与 SCR 或 Triac 结合使用，我们可以调节通用交流或直流电机的速度，如图所示。
单结晶体管速度控制
单结晶体管速度控制
使用上面的电路，我们可以通过调节流经 SCR 的电流来控制通用串联电机（或我们想要的任何类型的负载，加热器、灯等）的速度。要控制电机速度，只需改变锯齿脉冲的频率，这是通过改变电位计的值来实现的。
单结晶体管总结
我们已经看到，单结晶体管（简称UJT）是一种电子半导体器件，在 N 型（或 P 型）轻掺杂欧姆沟道内只有一个 pn 结。UJT 具有三个端子，一个标记为发射极 ( E )，另一个标记为基极（B1和B2）。
两个欧姆接触B1和B2连接在半导体沟道的两端，当发射极开路时，B1和B2之间的电阻称为基极间电阻R BB。如果使用欧姆表进行测量，对于常见的 UJT，该静态电阻通常会测量到大约 4kΩ 到 10kΩ 之间。
R B1与R BB的比率称为固有对峙比率，并用希腊符号表示：η (eta)。对于常见的 UJT，η的典型标准值范围为 0.5 至 0.8。
单结晶体管是一种固态触发器件，可用于多种电路和应用，从晶闸管和三端双向可控硅开关的触发，到用于相位控制电路的锯齿波发生器。UJT的负阻特性也使得它作为一个简单的张弛振荡器非常有用。
当作为张弛振荡器连接时，它可以独立振荡，无需储能电路或复杂的 RC 反馈网络。当以这种方式连接时，单结晶体管只需改变单个电容器 ( C ) 或电阻器 ( R )的值即可生成一系列不同持续时间的脉冲。
常用的单结晶体管包括 2N1671、2N2646、2N2647 等，其中 2N2646 是脉冲和锯齿波发生器以及延时电路中常用的 UJT。其他类型的单结晶体管器件称为可编程 UJT，其开关参数可以通过外部电阻器设置。常见的可编程单结晶体管是 2N6027 和 2N6028。
