负阻特性的简介

负阻特性也称为负微分电阻特性，是指一些电路或电子元件在某特定埠的电流增加时，电压反而减少的特性。一般的电阻在电流增加时，电压也会增加，负阻特性恰好与电阻的特性相反。电压随电流变化的情形可以用微分电阻（differential resistance）r表示：

r = dV / dI没有一个单一的电子元件，可以在所有工作范围都呈现负阻特性，不过有些二极管（例如隧道二极管（英语：tunnel diode））在特定工作范围下会有负阻特性。 图一用共振隧道二极管（英语：resonant-tunneling diode）说明其负阻特性。有些气体在放电（英语：Gas discharge）时也会出现负阻特性。而一些硫族化物的玻璃、有机半导体及导电聚合物也有类似的负阻特性。负阻元件在电子学中可制作双稳态的切换电路及频率接近微波频率的震荡电路。

单结晶体管(双基极二极管)

单结晶体管又叫双基极二极管，是具有一个PN结的三端负阻器件。   

目录 

1 单结晶体管的结构和等效电路   

2 工作原理和特性曲线   

3 单结晶体管各管脚的判别方法   

4 单结晶体管性能好坏的判断   

5 单结晶体管的应用   

单结晶体管的结构和等效电路   

单结晶体管的外形图如图1所示。在一个低掺杂的N型硅棒上利用扩散工艺形成一个高掺杂P区，在P区与N区接触面形成PN结，就构成单结晶体管(UJT)。其结构如图2(a)，P型半导体引出的电极为发射极E；N型半导体的两端引出两个电极，分别为基极B1和基极B2，B1和B2之间的N型区域可以等效为一个纯电阻，即基区电阻RBB。该电阻的阻值随着发射极电流的变化而改变。单结晶体管因有两个基极，故也称为双基极晶体管。其符号如图2(b)所示。

图1 单结晶体管的外形图   

单结晶体管的等效电路如图2(c)所示，发射极所接P区与N型硅棒形成的PN结等效为二极管D；N型硅棒因掺杂浓度很低而呈现高电阻，二极管阴极与基极B2之间的等效电阻为rB2，二极管阴极与基极B1之间的等效电阻为rB1；rB1的阻值受E-B1间电压的控制，所以等效为可变电阻。   

图2 单结晶体管的结构示意图和等效电路   

工作原理和特性曲线   

当b1—b2．间加电源VBB，且发射极开路时，A点电位及基极b2的电流为：   

式中η称为单结晶体管的分压比，其数值主要与管子的结构有关，一般在0.5～0.9之间。   

图3 单结晶体管特性曲线的测试   

当e一b1电压Ueb1为零或(Ueb1< UA)时，二极管承受反向电压，发射极的电流Ie为二极管的反向电流，记作IEO。   

当Ueb1增大，使PN结正向电压大于开启电压时，则IE变为正向电流，从发射极e流向基极b1,此时，空穴浓度很高的P区向电子浓度很低的硅棒的A—b1区注入非平衡少子；由于半导体材料的电阻与其载流子的浓度紧密相关，注入的载流子使rb1减小；而且rb1的减小，使其压降减小，导致PN结正向电压增大，IE随之增大，注入的载流子将更多，于是rb1进一步减小；当IE增大到一定程度时，二极管的导通电压将变化不大，此时UEB1。将因rb1的减小而减小，表现出负阻特性。   

负阻特性:是指输入电压增大到某一数值后，输入电流愈大，输入端的等效电阻愈小的特性。   

一旦单结晶体管进入负阻工作区域，输入电流IE的增加只受输入回路外部电阻的限制，除非将输入回路开路或将IE减小到很小的数值，否则管子将始终保持导通状态。   

单结晶体管的特性曲线   

如图3，当 UEB1增大至UP(峰点电压)时，PN结开始正向导通，UP=UA+Uon；UEB1再增大一点，管子就进入负阻区，随着IE增大，rb1减小，UEB1减小，直至UEB1=Uv(谷点电压)。IE=IV谷点电流)，IE再增大，管子进入饱和区。单结晶体管有三个工作区域   

单结晶体管的负阻特性广泛应用于定时电路和振荡电路之中。除了单结晶体管外，具有负阻特性的器件还有隧道二极管、A双极型晶体管、负阻场效应管等。   

单结晶体管各管脚的判别方法   

判断单结晶体管发射极E的方法是：把万用表置于R*100挡或R*1K挡，黑表笔接假设的发射极，红表笔接另外两极，当出现两次低电阻时，黑表笔接的就是单结晶体管的发射极。   

单结晶体管B1和B2的判断方法是：把万用表置于R*100挡或R*1K挡，用黑表笔接发射极，红表笔分别接另外两极，两次测量中，电阻大的一次，红表笔接的就是B1极。   

应当说明的是，上述判别B1、B2的方法，不一定对所有的单结晶体管都适用，有个别管子的E--B1间的正向电阻值较小。不过准确地判断哪极是B1，哪极是B2在实际使用中并不特别重要。即使B1、B2用颠倒了，也不会使管子损坏，只影响输出脉冲的幅度（单结晶体管多作脉冲发生器使用），当发现输出的脉冲幅度偏小时，只要将原来假定的B1、B2对调过来就可以了。   

单结晶体管性能好坏的判断   

双基极二极管性能的好坏可以通过测量其各极间的电阻值是否正常来判断。用万用表R×1k档，将黑表笔接发射极E，红表笔依次接两个基极（B1和B2），正常时均应有几千欧至十几千欧的电阻值。再将红表笔接发射极E，黑表笔依次接两个基极，正常时阻值为无穷大。   

双基极二极管两个基极（B1和B2）之间的正、反向电阻值均为2～10kΩ范围内，若测得某两极之间的电阻值与上述正常值相差较大时，则说明该二极管已损坏。   

单结晶体管的应用   

单结晶体管具有大的脉冲电流能力而且电路简单，因此在各种开关应用中，在构成定时电路或触发SCR等方面获得了广泛应用。它的开关特性具有很高的温度稳定性，基本上不随温度而变化。   

图4所示为单结晶体管组成的振荡电路。所谓振荡，是指在没有输入信号的情况下，电路输出一定频率、一定幅值的电压或电流信号。当合闸通电时，电容C上的电压为零，管予截止，电源VBB通过电阻R对C充电，随时间增长电容上电压uC逐渐增大；一旦UEB1增大到峰点电压UP后，管子进入负阻区，输入端等效电阻急剧减小，使C通过管子的输入回路迅速放电，iE随之迅速减小，当UEB1减小到谷点电压Uv后，管子截止；电容又开始充电。上述过程循环往返，只有当断电时才会停止，因而产生振荡。由于充电时间常数远大于放电时间常数，当稳定振荡时，电容上电压的波形如图4(b)所示。   

图4 单结晶体管组成的振荡电路及波形   

为了提高使用可靠性，在使用过程中应注意以下问题：   

（1）在第二基极B2上串联1个限流电阻R2，限制单结管的峰值功率   

（2）电路中的CT或VP（峰值电压）较大时，CT上应串联一个保护电阻，以保护发射极B1不受到电损伤。例如：电容CT大于10μF或VP大于30V时就应适当串电阻，这个附加电阻的阻值至少应取每微法CT串1Ω电阻。否则，较大的电容器放电电流会逐渐损伤单结管的EB1结，使振荡器的振荡频率或单稳电路的定时宽度随着时间的增长而逐渐发生变化。   

（3）在某些应用中，用一只二极管与单结管的基极B2或发射极E相串联，这样可改善温度稳定性及减小电源电压变化的影响   

（4）单结管和硅可控整流器的抗辐照特性很差，不宜在辐照环境中使用

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