6.6　双基极二极管

双基极二极管又称单结晶体管，内部只有一个PN结，它有三个引脚，分别为发射极E、基极B1和基极B2。

6.6.1　外形、符号、结构和等效电路

双基极二极管的外形、电路图形符号、结构和等效电路如图6-35所示。

双基极二极管的制作过程：在一块高阻率的N型半导体基片的两端各引出一个铝电极，如图6-35（c）所示，分别称作第一基极B1和第二基极B2，然后在N型半导体基片一侧埋入P型半导体，在两种半导体的结合部位就形成了一个PN结，再在P型半导体端引出一个电极，称为发射极E。

双基极二极管的等效电路如图6-35（d）所示。双基极二极管B1、B2极之间为高阻率的N型半导体，故两极之间的电阻RBB较大（约4～12kΩ）。以PN结为中心，将N型半导体分作两部分，PN结与B1极之间的电阻用RB1表示，PN结与B2极之间的电阻用RB2表示，RBB=RB1＋RB2。E极与N型半导体之间的PN结可等效为一个二极管，用VD表示。

6.6.2　工作原理

为了分析双基极二极管的工作原理，在发射极E和第一基极B1之间加电压UE，在第二基极B2和第一基极B1之间加电压UBB，具体如图6-36（a）所示。下面分几种情况来分析双基极二极管的工作原理。

① 当UE=0时，双基极二极管内部的PN结截止，由于B2、B1之间加有UBB，有电流IB流过RB2和RB1，这两个等效电阻上都有电压，分别是和从图中不难看出，与UBB之比等于RB1与（RB1＋RB2）之比，即

式中称为双基极二极管的分压系数（或称分压比），常用η表示。不同的双基极二极管的η有所不同，η通常在0.3～0.9之间。

② 当时，由于UE小于PN结的导通电压UVD与RB1上的电压之和，所以仍无法使PN结导通。

③ 当时，PN结导通，有电流IE流过RB1，由于RB1呈负阻性，流过RB1的电流增大，其阻值减小，RB1的阻值减小，RB1上的电压也减小，根据可知减小会使UE也减小（PN结导通后，其UVD基本不变）。

IE的增大使RB1阻值变小，而RB1阻值变小又会使IE进一步增大，这样就会形成正反馈，其过程如下：

正反馈使IE越来越大，RB1越来越小，UE也越来越低，该过程如图6-36（b）中的P点至V点曲线所示。当IE增大到一定值时，RB1阻值开始增大，RB1又呈正阻性，UE开始缓慢回升，其变化如图6-36（b）曲线中的V点右方曲线所示。若此时UE＜UV，双基极二极管又会进入截止状态。

综上所述，双基极二极管具有以下特点：

① 当发射极UE小于峰值电压UP（即小于）时，双基极二极管E、B1极之间不能导通。

② 当发射极UE等于UP时，双基极二极管E、B1极之间导通，两极之间的电阻变得很小，UE的大小马上由UP下降至谷值电压UV。

③ 双基极二极管导通后，若UE＜UV，双基极二极管会由导通状态进入截止状态。

④ 双基极二极管内部等效电阻RB1的阻值随IE电流变化而变化，而RB2的阻值则与IE电流无关。

⑤ 不同的双基极二极管具有不同的UP、UV值，对于同一个双基极二极管，其UBB电压变化，其UP、UV值也会发生变化。

6.6.3　应用电路

图6-37（a）则是由双基极二极管（单结晶管）构成的振荡电路。该电路主要由双基极二极管、电容和一些电阻等元件构成，当合上电源开关S后，电路会工作，在电容C上会形成图6-37（b）所示的锯齿波电压UE，而在双基极二极管的第一基极B1会输出图6-37（b）所示的触发脉冲Uo。

电路的工作过程说明如下。

（1）在t0～t1期间。在t0时刻合上电源开关S，20V的电源通过电位器RP对电容C充电，充电使电容上的电压逐渐上升，E点电压也逐渐升高；在t1时刻，E点电压上升到UP值，双基极二极管导通，有较大的电流从双基极二极管E极流入，从B1极流出，并流经R1，R1上有很高的电压，Uo端输出脉冲的尖峰。

（2）在t1～t2期间。t1时刻双基极二极管导通后，电容C开始通过双基极二极管的E、B1极、R1放电，放电使电容C上的电压慢慢减小。随着电容放电的进行，放电电流逐渐减小，流过R1的电流减小，R1上的电压也不断减小，输出电压Uo也不断下降。在t2时刻，电容上的电压下降到UV值，双基极二极管截止，C无法再放电，此时Uo端电压很低。

（3）在t2～t3期间。t2时刻双基极二极管截止后，20V的电源又通过开关S、电阻R对电容C充电，充电使电容上的电压又开始上升，E点电压也升高，在t3时刻，E点电压又上升到UP，双基极二极管又开始导通，Uo端又输出脉冲的尖峰。

以后不断重复上述过程，从而在E点形成图示的锯齿波电压，在Uo端输出图示的触发脉冲电压。

在图6-37（a）中，改变电位器RP的阻值和C的容量，可以改变触发脉冲的频率和相位，如将电位器RP的阻值增大，那么电源通过电位器RP对电容C充电电流减小，C上的电压升到UP值所需的时间会延长，即t0～t1时间会延长（t2～t3同样会延长），t1～t2时间基本不变（因为增大RP的值不会影响C的放电），电容C上得到的锯齿波电压的周期延长，其频率会降低，振荡电路输出触发脉冲会后移，同时频率也会降低。

6.6.4　用指针万用表检测双基极二极管

双基极二极管检测包括极性检测和好坏检测。

1.极性检测

双基极二极管有E、B1、B2三个电极，从图6-35（d）所示的等效图可以看出，双基极二极管的E、B1极之间和E、B2极之间都相当于一个二极管与电阻串联，B2、B1极之间相当于两个电阻串联。

双基极二极管的极性检测过程如下：

① 检测出E极。万用表拨至×1kΩ挡，红、黑表笔测量双基极二极管任意两极之间的阻值，每两极之间都正、反向各测一次。若测得某两极之间的正、反向电阻相等或接近时（阻值一般在2kΩ以上），这两个电极就为B1、B2极，余下的电极为E极。若测得某两极之间的正、反向电阻时，出现一次阻值小，另一次无穷大，应以阻值小的那次测量为准，黑表笔接的为E极，余下的两个电极就为B1、B2极。

② 检测出B1、B2极。万用表仍置于×1kΩ挡，黑表笔接已判断出的E极，红表笔依次接另外两极，两次测得阻值会出现一大一小，应以阻值小的那次为准，红表笔接的电极通常为B1极，余下的电极为B2极。由于不同型号双基极二极管的RB1、RB2阻值会有所不同，因此这种检测B1、B2极的方法并不适合所有的双基极二极管。如果在使用时发现双基极二极管工作不理想，可将B1、B2极对换。

对于一些外形有规律的双基极二极管，其电极也可以根据外形判断，具体如图6-38所示。双基极二极管引脚朝上，最接近管子管键（突出部分）的引脚为E极，按顺时针方向旋转依次为B1、B2极。

2.好坏检测

双基极二极管的好坏检测过程如下：

① 检测E、B1极和E、B2极之间的正、反向电阻。万用表拨至×1kΩ挡，黑表笔接双基极二极管的E极，红表笔依次接B1、B2极，测量E、B1极和E、B2极之间的正向电阻，正常时正向电阻较小；然后红表笔接E极，黑表笔依次接B1、B2极，测量E、B1极和E、B2极之间的反向电阻，正常时反向电阻为无穷大或接近无穷大。

② 检测B1、B2极之间的正、反向电阻。万用表拨至×1kΩ挡，红、黑表笔分别接双基极二极管的B1、B2极，正、反向各测一次，正常时B1、B2极之间的正、反向电阻通常在2～200kΩ之间。

若测量结果与上述不符，则为双基极二极管损坏或性能不良。

6.6.5　用数字万用表检测双基极二极管

用数字万用表检测双基极二极管如图6-39所示。测量时，万用表选择二极管测量挡，红、黑表笔测量双基极二极管任意两极之间的阻值，每两极之间都正、反向各测一次，若正、反向测量某两极时显示的数字接近，如图6-39（a）所示，这两个电极就为B1、B2极，余下的电极为E极。再将红表笔接已判明的E极，黑表笔先后接另外两极，测量值会一小一大（稍大），如图6-39（b）所示，应以阻值小的那次测量为准，黑表笔接的为B1极，余下的B2极。若将黑表笔接已判明的E极，红表笔先后接另外两极，测量时均显示溢出符号“OL”，如图6-39（c）所示。