[1] 單結管即單結晶體管,又稱為雙基極二極管,是一種具有一個PN結和兩個歐姆電極的負阻半導體器件。常見的有陶瓷封裝和金屬殼封裝的單結晶體管。
[2] 單結晶體管可分為N型基極單結管和P型基極單結管兩大類。單結晶體管的文字符號為“VT”,圖形符號如圖所示。
[3] 單結晶體管的主要參數有:① 分壓比η,指單結晶體管發射極E至第一基極B1間的電壓(不包括PN結管壓降)在兩基極間電壓中所占的比例。② 峰點電壓UP,是指單結晶體管剛開始導通時的發射極E與第一基極B1的電壓,其所對應的發射極電流叫做峰點電流IP。③ 谷點電壓UV,是指單結晶體管由負阻區開始進入飽和區時的發射極E與第一基極B1間的電壓,其所對應的發射極電流叫做谷點電流IV。
[4] 單結晶體管共有三個管腳,分別是:發射極E、第一基極B1和第二基極B2。圖示為兩種典型單結晶體管的管腳電極。
[5] 單結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基極單結管為例)。當發射極電壓UE大于峰點電壓UP時,PN結處于正向偏置,單結管導通。隨著發射極電流IE的增加,大量空穴從發射極注入硅晶體,導致發射極與第一基極間的電阻急劇減小,其間的電位也就減小,呈現出負阻特性。
[6] 檢測單結晶體管時,萬用表置于“R×1k”擋,檢測兩基極間電阻:兩表筆(不分正、負)接單結晶體管除發射極E以外的兩個管腳,讀數應為3~10kΩ。
[7] 檢測PN結正向電阻(N基極管為例,下同):黑表筆接發射極E,紅表筆分別接兩個基極,讀數均應為數千歐。對調兩表筆后檢測PN結反向電阻,讀數均應為無窮大。如果測量結果與上述不符,說明被測單結管已損壞。
[8] 測量單結晶體管的分壓比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] 單結晶體管的基本應用是組成脈沖產生電路,包括振蕩器、波形發生器等,并可使電路結構大為簡化。圖示為單結晶體管弛張振蕩器。單結管VT的發射極輸出鋸齒波,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≈REC ln[1/(1-η)],式中,ln為自然對數,即以e(2.718)為底的對數。
[10] 單結晶體管還可以用作晶閘管觸發電路。圖示為調光臺燈電路。在交流電的每半周內,晶閘管VS由單結管VT輸出的窄脈沖觸發導通,調節RP便改變了VT輸出窄脈沖的時間,即改變了VS的導通角,從而改變了流過燈泡EL的電流,實現了調光的目的。
[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結的功率型半導體器件。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。晶閘管的主要參數有:額定通態平均電流、正反向阻斷峰值電壓、維持電流、控制極觸發電壓和電流等。使用時應注意不能超過其極限參數指標,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。使用中應注意識別。
[14] 晶閘管具有可控的單向導電性,即不但具有一般二極管單向導電的整流作用,而且可以對導通電流進行控制。單向晶閘管是PNPN四層結構,形成三個PN結,具有三個外電極A、K和G,可等效為PNP、NPN兩晶體管組成的復合管,見圖14左邊。在A、K間加上正向電壓后,管子并不導通。此時在控制極G加上正電壓時,VT1、VT2相繼迅速導通,此時即使去掉控制極電壓,管子仍維持導通狀態。雙向晶閘管可以等效為兩個單向晶閘管反向并聯,見圖14右邊,雙向晶閘管可以控制雙向導通,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,應有較小的阻值。對調兩表筆測其反向電阻,應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,均應為無窮大。這是因為G、A間為兩個PN結反向串聯,不論正、反向均不應導通,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,均應為無窮大。
[17] 檢測單向晶閘管導通特性: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),表針應向右偏轉并保持在十幾歐姆處。檢測雙向晶閘管導通特性:黑表筆接主電極T1,紅表筆接主電極T2,表針指示應為無窮大。將控制極G與主電極T2短接一下,表針應向右偏轉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、開關速度快等優點,在無觸點開關、可控整流、逆變、調光、調壓、調速等方面得到廣泛的應用。圖示為晶閘管無觸點開關控制的報警器電路,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導通使報警器報警,直至有關人員到場并切斷開關S才停止報警。
[19] 雙向晶閘管可以用作交流調壓器。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的觸發電壓。調節RP可改變C的充電時間,也就改變了VS的導通角,達到交流調壓的目的。
[20] 普通晶閘管導通后控制極即不起作用,要關斷必須切斷電源,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通,當控制極G加上負脈沖電壓時晶閘管關斷。