Применение однопереходных транзисторов дало возможность значительно упростить многие схемотехнические решения при проектировании электрических схем различных электронных устройств автоматики, особенно в 80-90-е годы прошлого столетия. Наработанные в то время схемы, с применением однопереходных транзисторов, и в наше время привлекают своей простотой, относительно низкой стоимостью и универсальностью.
Однополярный транзистор (двухбазовый диод), в большинстве случаев, изготавливают на основе монокристаллической пластины кремния n-типа с высоким значением удельного сопротивления, на боковой стороне которой находится один эмиттерный p-n переход (см.рис.1,а). На концах пластины n-типа и p-n перехода расположены омические контакты Б1,Б2 и Э. Участки баз Б1и Б2 имеют различную длину, где обычно длина l1<l2. Омическое сопротивление участка между базами Б1и Б2 имеет значение в несколько килоом и линейную вольт-амперную характеристику.
Напряжение UБ1Б2 между базами, внутри транзистора (рис.1,а), распределяется пропорционально сопротивлениям RБ1 и RБ2 ( длины l1 и l2 ).
На рис.1,б изображена схема включения однопереходного транзистора, а на рис.2 его вольтамперная характеристика, дающие представление о принципе работы. Когда напряжение на эмиттере UЭ превысит напряжение UЭб1 (точка А на рис.2) то p-n переход откроется (диод Д, см.рис.1,в включится в прямом направлении) и по нему потечёт эмиттерный ток IЭ. В дальнейшем начинает происходить лавинообразный процесс уменьшения сопротивления участка базы длиной l1 , уменьшения напряжения UЭб1, ещё большее открывание p-n перехода и увеличение тока эмиттера. Этот процесс приводит к возникновению участка АВ с “отрицательным” сопротивлением (рис.2, кривая 1), когда ток растёт а напряжение падает. На этом участке имеет место увеличение эмиттерного тока IЭ при уменьшении напряжения UЭ. Зависимость сопротивления эмитерного p-n перехода от увеличении тока IЭ уменьшается и при некотором значении IВЫКЛ теоретически становится равной нулю(область насыщения).
Если, в дальнейшем, повышать внешнее эмиттерное напряжение UЭ , то эмиттерный ток IЭ будет увеличиваться, участок ВС кривой 1 на рисунке 2. Уменьшение напряжения UБ1Б2 вызывает смещение вольт-амперной характеристики влево (кривая 2 на рис.2), а при UБ1Б2=0 вольт-амперная характеристика становится характеристикой открытого p-n перехода (кривая 3 на рис.2).
Такие особенности как: несложность конструкции, малое потребление тока в цепи управления, достаточно высокая стабильность напряжения срабатывания, возможность формирования относительно мощных импульсов и т.д., и в наше время остаются довольно востребованы для реализации оптимальных схемотехнических решений.
Рассмотрим принцип работы схемы на рис.3 для формирования импульсов включения симметричного тиристора. При закрытом p-n переходе, напряжение UБ1Б2 через резистор R1 заряжает конденсатор С1. Когда напряжение на С1 , а значит и на эмиттере транзистора, достигает значения UЭ=Uвкл транзистор отпирается, падение напряжения на резисторе R3 увеличивается, конденсатор С1 начинает разряжаться через сопротивление эмиттерного перехода транзистора и резистор R3. Разряд конденсатора до определённого значения приводит к запиранию транзисторного p-n перехода и уменьшению напряжения на R3, после чего снова начнётся процесс заряда конденсатора и т.д.. Если не отключить напряжение UБ1Б2 , то процесс заряда-разряда (вкл./выкл.) скорее всего будет повторяться теоретически бесконечно.
При этом форма выходных импульсов Uвых будет близка к прямоугольной , что даёт возможность использовать их ,например в качестве входного сигнала для управления симметричным тиристором. Резистором R1 можно регулировать момент включения тиристора, используемого в качестве электронного ключа, управляющего в свою очередь подключением и отключением электрической нагрузки, например нагревательного элемента.
Основные электрические характеристики однопереходных (двухбазовых) транзисторов с n-базой малой мощности КТ117 :
