2.6.2 单结晶体管的结构和特性 单结晶体管也称为双基极二极管，它有一个发射极和两个
基极, 外形和普通三极管相似。 单结晶体管的结构是在一块高
电阻率的N型半导体基片上引出两个欧姆接触的电极：第一基 极B1和第二基极B2；在两个基极间靠近B2处，用合金法或扩散 法渗入P型杂质，引出发射极E。单结晶体管共有上述三个电极， 其结构示意图和电气符号如图1-15所示。B2 、B1间加入正向电
触发信号。
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（2） 触发脉冲应有足够的功率。触发脉冲的电压和电流
应大于晶闸管要求的数值，并留有一定的裕量。触发功率的大 小是决定晶闸管元件能否可靠触发的一个关键指标。 由于晶 闸管元件门极参数的分散性很大，随温度的变化也大，为使所 有合格的元件均能可靠触发，可参考元件出厂的试验数据或产
品目录来设计触发电路的输出电压和电流值。
图 1-16 单结晶体管特性试验电路及其等效电路 (a) 特性实验电路； (b) 等效电路
下面分析单结晶体管的工作情况。
调节RP，使UE从零逐渐增加。当UE ＜ηUBB时，单结晶体管
PN结处于反向偏置状态，只有很小的反向漏电流。当发射极电
位UE比ηUBB高出一个二极管的管压降UVD时，单结晶体管开始
晶闸管触发电路
1.4 晶闸管触发电路
1.4.1 对触发电路的要求
晶闸管的型号很多，其应用电路种类也很多，不同的晶闸
管型号、不同的晶闸管应用电路对触发信号都会有不同的具体 要求。归纳起来， 晶闸管触发主要有移相触发、过零触发和 脉冲列调制触发等。不管是哪种触发电路， 对它产生的触发 脉冲都有如下要求： （1） 触发信号可为直流、交流或脉冲电压。由于晶闸管触 发导通后，门极触发信号即失去控制作用，为了减小门极的损 耗，一般不采用直流或交流信号触发晶闸管，而广泛采用脉冲
大，必须增大电压UE。由负阻区转化到饱和区的转折点V称为 谷点。与谷点对应的电压和电流分别称为谷点电压Uv和谷点电 流Iv。谷点电压是维持单结晶体管导通的最小电压，一旦UE小 于Uv ，则单结晶体管将由导通转化为截止。
综上所述， 单结晶体管具有以下特点： （1） 当发射极电压等于峰点电压Up时，单结晶体管导通。
在每个阳极电压周期都必须在相同的控制角触发导通，这就
要求触发脉冲的频率与阳极电压的频率一致，且触发脉冲的 前沿与阳极电压应保持固定的相位关系，这叫做触发脉冲与 阳极电压同步。不同的电路或者相同的电路在不同负载、不 同用途时，要求α的变化范围（移相范围）亦即触发脉冲前沿 与阳极电压的相位变化范围不同， 所用触发电路的脉冲移相 范围必须能满足实际的需要。
(3） 触发脉冲应有一定的宽度，脉冲的前沿尽可能陡， 以使元件在触发导通后，阳极电流能迅速上升超过掣住电流 而维持导通。普通晶闸管的导通时间约为6 μs， 故触发脉冲 的宽度至少应有6μs以上。对于电感性负载，由于电感会抵制 电流上升，因而触发脉冲的宽度应更大一些， 通常为0.5～1
ms。 此外，某些具体的电路对触发脉冲的宽度会有一定的要
压后， 发射极E、 基极B1间呈高阻特性。 但是当E的电位达到
B2 、B1间电压的某一比值（例如59%）时，E、 B1间立刻变成 低电阻，这是单结晶体管最基本的特点。
B2第 二 基 极 发 射 极 E 欧 姆 接 触 电 阻 B2 E B1
B1第 一 基 极
图 1-15 单结晶体管的结构示意图和电气符号
导通之后，当发射极电压小于谷点电压Uv时，单结晶体管就恢
复截止。 （2） 单结晶体管的峰点电压Up与外加固定电压及其分压比 η有关。 （3） 不同单结晶体管的谷点电压Uv和谷点电流Iv都不一样。
谷点电压大约在2～5 V之间。在触发电路中，常选用η稍大一
些，Uv低一些和Iv大一些的单结晶体管，以增大输出脉冲幅度 和移相范围。
求，如后续将要讨论的三相全控桥等电路的触发脉冲宽度要 求大于60°或采用双窄脉冲。
为了快速可靠地触发大功率晶闸管，常在触发脉冲的前
沿叠加上一个强触发脉冲，其波形如图1-14所示。强触发电
流的幅值igm可达最大触发电流的5倍，前沿t1约几微秒。
ig igm
0
t1
t
图1-14 强触发电流波形
（4） 触发脉冲必须与晶闸管的阳极电压同步，脉冲移相 范围必须满足电路要求。为保证控制的规律性，要求晶闸管
图1-16所示为单结晶体管特性实验电路及其等效电路。将 单结晶体管等效成一个二极管和两个电阻RB1、RB2组成的等效
电路，那么当基极上加电压UBB时，RB1上分得的电压为
RB1 RB1 UA U BB U BB U BB RB1 RB 2 RBB
式中， η为分压比，是单结晶体管的主要参数，η一般为 0.5～0.9。
导通，这个电压称为峰点电压Up，故Up =ηUBB+ UVD, 此时的发 射极电流称为峰点电流Ip, Ip是单结晶体管导通所需的最小电流。
UE Up P
Uv 0 Ip
V Iv IE
图 1-17 单结晶体管发射极伏安特性曲线
当IE增大至一定程度时，载流子的浓度使注入空穴遇到阻
力， 即电压下降到最低点，这一现象称为饱和。欲使IE继续增
1.4.3 单结晶体管的自激振荡电路
uC Up RE E C ＋ uC － R1 u R1 R2 0 u R1 0 (a) (b) t Uv t
图 1-18 单结晶体管自激振荡电路及其波形 (a) 电路； (b) 波形
设电源未接通时，电容C上的电压为零。电源接通后，C经 电阻RE充电，电容两端的电压uC逐渐升高，当uC达到单结晶体 管的峰点电压Up时，单结晶体管导通，电容经单结晶体管的发 射极、电阻RB1向电阻R1放电, 在R1上输出一个脉冲电压。 当电 容放电至uC=Uv并趋向更低时，单结晶体管截止， R1上的脉冲
电压结束。之后电容从Uv值又开始充电，充电到Up时，单结晶
体管又导通，此过程一直重复下去，在R1上就得到一系列的脉 冲电压。由于C的放电时间常数τ1=（ R1 +RB1）C, 远小于充电
时间常数τ2=REC，故脉冲电压为锯齿波。uC和u R1的波形如图118所示。改变RE的大小，可改变C的充电速度，从而改变电路 的自振荡频率。