可以說(shuō)，最有用、最簡(jiǎn)單的電路配置之一是將兩個(gè)晶體管連接成相當(dāng)于單結(jié)晶體管的四層器件。它也可能是簡(jiǎn)單電路中價(jià)值最低和了解最少的電路之一。事實(shí)上，當(dāng)我開始為這個(gè)頁(yè)面尋找電路時(shí)，我驚訝于我不得不說(shuō)這么多關(guān)于這樣一個(gè)簡(jiǎn)單的，兩個(gè)晶體管的電路！然而，也許我不應(yīng)該感到驚訝，因?yàn)?GE 寫了一整本關(guān)于單結(jié)晶體管應(yīng)用的書，而且在性能方面，這種配置與 UJT 有很多共同點(diǎn)。4 層器件的基本連接如下圖所示，配置是晶閘管（或 SCR - 硅控整流器）、雙向晶閘管、雙向晶閘管、SBS（硅雙邊開關(guān)）以及可編程單結(jié)或 PUT 的基礎(chǔ)。

    當(dāng)兩個(gè)晶體管都不導(dǎo)通時(shí)，則沒有電流流動(dòng)。然而，只要任一晶體管中有任何電流流動(dòng)，該電流就會(huì)成為另一個(gè)晶體管的基極電流，并且兩個(gè)晶體管都會(huì)相互接通。這意味著您必須使用良好的低泄漏晶體管來(lái)制作此電路，否則泄漏電流將導(dǎo)致其無(wú)法工作。然而，幾乎任何現(xiàn)代硅晶體管都足夠了，因?yàn)楝F(xiàn)在的制造商通常不制造漏電晶體管！

    如果您看不出這是 4 層，請(qǐng)考慮兩個(gè)晶體管：頂部是 PNP，底部是 NPN。頂部（N）的基極連接到底部（也是 N）的集電極。同樣，頂部集電極的 P 連接到底部基極的 P，因此整體成為 NPNP 4 層器件。如圖所示，它有 4 個(gè)端子，但在大多數(shù)實(shí)際設(shè)備中只有三個(gè)端子被端接 - 雖然具體三個(gè)取決于設(shè)備！

作為 SCR，端子為 A、K，B1 為柵極。很容易看出流入 B1 的小基極電流是如何導(dǎo)致器件硬啟動(dòng)的。

    PUT（可編程單結(jié)晶體管）

    下圖顯示了作為 PUT 連接的 4 層器件：在這兩個(gè)電阻中，定義了基極間電阻和正常單結(jié)的對(duì)峙比。現(xiàn)在我想很多訪問者不會(huì)對(duì)單結(jié)一無(wú)所知——但我不打算在這里介紹它們（如果我收到足夠多的電子郵件，我可能會(huì)改變主意！）因?yàn)槌苏袷幤髦馑鼈冋娴臎]什么用，我正在報(bào)道。反正我一直用晶體管對(duì)！

    SBS（硅雙邊開關(guān)）

    現(xiàn)在似乎相當(dāng)不受歡迎的一種設(shè)備是 SBS。它是用于觸發(fā) Triac 的觸發(fā)裝置。三端雙向可控硅開關(guān)往往需要相當(dāng)高的電流脈沖才能打開它們，這通常是通過給電容器充電然后在達(dá)到設(shè)定電壓時(shí)將其電荷傾倒到三端雙向可控硅開關(guān)柵極來(lái)安排的。SBS 是用于執(zhí)行轉(zhuǎn)儲(chǔ)的設(shè)備。

    如圖所示，兩個(gè)相同的電路反并聯(lián)排列，一個(gè)用于正電壓，另一個(gè)用于負(fù)電壓。考慮一個(gè)上升的正電壓，就像在 A2 上的充電電容器上一樣。電路的左側(cè)部分將運(yùn)行，但在低電壓下，因?yàn)殡娐窂牧汩_始，沒有基極電流，所以兩個(gè)晶體管都不導(dǎo)通。Z1 正向偏置，但沒有電流流動(dòng)，因此全電壓通過 Z2。該電路保持不導(dǎo)通狀態(tài)，直到 Z2 在其擊穿電壓下開始導(dǎo)通。現(xiàn)在電流流入左側(cè) PNP 的基極，晶體管對(duì)導(dǎo)通。

   您可以看到另一半對(duì)相反的電壓周期做同樣的事情。

    PUT振蕩器

    在該電路中，晶體管的基極由兩個(gè) 1K 電阻保持在 5v（使用 10v 電源）。相等的值給出 0.5 的“對(duì)峙比”。顯然這個(gè) UJT 是可編程的，所以這個(gè)比率可以隨意改變，比如在 1K:10K 和 10K:1K 之間。如果您想進(jìn)行試驗(yàn)，請(qǐng)使用 1K 或 2K 預(yù)設(shè)。

    上電時(shí)，電容器最初會(huì)放電，因此 PNP 晶體管的發(fā)射極上沒有電壓 - 因此其基極 - 發(fā)射極反向偏置并且沒有電流流動(dòng)。電容器開始通過 470K 電阻充電至 10v。當(dāng)它達(dá)到大約 5.5 伏特時(shí)，發(fā)射極-基極結(jié)不再反向偏置，小電流開始流動(dòng)。然后兩個(gè)晶體管都硬導(dǎo)通。電容器通過兩個(gè)晶體管快速放電。然而，當(dāng)電容器放電過多時(shí)，不再有足夠的電流來(lái)保持兩個(gè)晶體管導(dǎo)通 - 因此它們會(huì)關(guān)閉。循環(huán)重復(fù)。該電路是一個(gè)振蕩器。從 NPN 發(fā)射極流出的電流是脈沖式的，一些電路在此處放置一個(gè)電阻器以使用脈沖。PNP 發(fā)射極上的電壓（在單結(jié)中，是發(fā)射器）是一個(gè)很好的鋸齒波，但處于高阻抗?fàn)顟B(tài)，所以不要加載太多。兩個(gè) 1K 電阻器的連接點(diǎn)可用作較低電阻的輸出，但（如圖所示）這是一個(gè)約 40 µS 的負(fù)向脈沖，間隔約為 40 毫秒，因此占空比約為 1:1000！

兩個(gè) 1K 電阻器可以進(jìn)行相當(dāng)大的改變以改變鋸齒波高度（和頻率）。電容器可以廣泛變化以改變頻率。您需要在 470K 電阻所在的位置保持相當(dāng)高的值，否則電路不會(huì)振蕩。最小值取決于晶體管的增益，低增益晶體管的最小值較低，這在當(dāng)今并不常見。

    這是一個(gè)很好、可靠的鋸齒波發(fā)生器，可能是單結(jié)的主要用途。然而，我更喜歡這個(gè)振蕩器的一個(gè)變體......

    更好的 PUT 振蕩器

     對(duì)于純粹主義者來(lái)說(shuō)，此電路中不存在“4 層連接”，但如果將其與上面的電路進(jìn)行比較，您會(huì)發(fā)現(xiàn)它有多么相似。主要優(yōu)點(diǎn)是脈沖輸出可從 NPN 的收集器獲得。我在這個(gè)電路上使用了一個(gè)變體來(lái)閃爍我們的圣誕樹燈——也許我會(huì)在明年寫一個(gè)！

   交通信號(hào)燈

     振蕩器的最后一個(gè)變體是我構(gòu)建的電路，用于替換標(biāo)準(zhǔn)的自動(dòng)交通信號(hào)燈閃光器。

     與上一個(gè)電路非常相似，NPN 晶體管已成為達(dá)林頓對(duì)，因此它有足夠的電流驅(qū)動(dòng)來(lái)點(diǎn)亮燈。當(dāng)然，第二個(gè)晶體管必須是功率類型，足以處理燈泡電流。注意發(fā)射器中的 Rx。當(dāng)燈正常工作時(shí)，電壓應(yīng)下降約 0.75 伏，以便打開額外的晶體管。該晶體管使定時(shí)電容器放電。由于放電速度較慢，所以燈會(huì)亮的時(shí)間更長(zhǎng)。這里的巧妙之處在于，如果燈泡短路，電容器會(huì)很快放電（二極管和 100R 負(fù)責(zé)），因此儀表板指示器上的效果清晰可見。此外，如果燈泡發(fā)生開路故障，閃光速度也會(huì)減慢。再次，清晰可見。

   雙穩(wěn)態(tài)

    所以我們?cè)谶@里考慮的一對(duì)是可編程單結(jié)——而 UJT 除了振蕩器之外對(duì)任何東西都沒有好處？錯(cuò)誤的！這是使用其中兩對(duì)的雙穩(wěn)態(tài)。

   該電路的操作非常明顯 - 如果您了解基本對(duì)。但是這個(gè)特殊的電路也有一個(gè)有趣的應(yīng)用，作為“快動(dòng)作”免費(fèi)跟隨器。拆下兩個(gè)電容器并通過連接的底座驅(qū)動(dòng)電路。它可以用作非?？焖俚?MOSFET 驅(qū)動(dòng)電路。

   施密特觸發(fā)器

      這是一個(gè) Schmidt，與您以前見過的任何人都不一樣。它有一些不尋常的特性——其中一些是明顯的優(yōu)勢(shì)，一些是劣勢(shì)。沒有“最佳電路”——執(zhí)行特定功能的不同方法有不同的用途。

輸入通過 2K2 到 Tr1 的基極。最初考慮 0v 的輸入：Tr1 和 Tr2 將關(guān)閉，Tr3 將輸出拉高。現(xiàn)在考慮輸入緩慢上升。當(dāng)它達(dá)到大約 550mV 時(shí)，Tr1 將開始導(dǎo)通。但是只要有任何電流流過 Tr1，它也會(huì)打開 Tr2，并且這對(duì)電流會(huì)突然導(dǎo)通。Tr3 將被關(guān)閉。在這種狀態(tài)下，流入 Tr2 發(fā)射極的唯一電流是流入連接到 Tr2 發(fā)射極的 100K 的 100µA（假設(shè)為 10v 電源）。現(xiàn)在進(jìn)入 Tr2 發(fā)射極的電流必須從其集電極流出，正是這種電流使 Tr1/Tr2 保持導(dǎo)通。

現(xiàn)在考慮輸入電壓開始下降的情況。有 100µA 保持這對(duì)，所以要關(guān)閉它們，我們必須從 Tr1 的基極搶走這 100µA。我們只能通過將輸入降低 220mV（100µA 通過 2K2）來(lái)做到這一點(diǎn)。所以開啟點(diǎn)由 Vbe 設(shè)置，關(guān)閉點(diǎn)由 2K2 設(shè)置。

主要缺點(diǎn)有兩個(gè)——首先是 Vbe 溫度敏感性，但很多施密特觸發(fā)器電路都會(huì)這樣做。其次，當(dāng)我說(shuō)通過 Tr2 的電流為 100µA 時(shí)，我并未考慮負(fù)載電流。這樣會(huì)混亂局面！然而，由于電容器提供的電流往往有助于 PUT 對(duì)的崩潰，因此該電路非常擅長(zhǎng)使用電容性負(fù)載切換到低電平。

溫控器

好的-我承認(rèn)是。這個(gè)電路和上一個(gè)一樣！這是施密特觸發(fā)器的實(shí)際應(yīng)用。

好吧，我希望你能看到相似之處！然而沒有輸入.... 2K2 變?yōu)?1K，33K 將 Tr1 的基極偏置到 440mV（使用 15v 電源）。33K 設(shè)置工作點(diǎn)，電路確實(shí)需要一個(gè)穩(wěn)定的電壓，如果只是為了驅(qū)動(dòng)這個(gè)偏置鏈的話。

現(xiàn)在考慮 Tr1 升溫時(shí)的情況。隨著半導(dǎo)體變暖，其兩端的電壓會(huì)降低：在室溫附近，每攝氏度降低約 2mV。如果 Vbe 下降約 110mV，則 440mV 將開始導(dǎo)通。110mV 應(yīng)對(duì)應(yīng)于 55°C - 因此我們預(yù)計(jì)它會(huì)在 80°C 左右運(yùn)行。只需調(diào)整 33K 即可獲得正確的工作溫度。

如上所述，220K 與電源電壓一起定義了一個(gè)電流，該電流必須由 1K 去除以關(guān)閉恒溫器：我們正在考慮 15v 電源，因此 1K 兩端的電壓將為 15/(220+1)* 1 或 70 毫伏對(duì)應(yīng)于約 35°C 的溫度下降。

注意輸出端的射極跟隨器可以消除上述負(fù)載電流的影響。

我已經(jīng)多次使用這個(gè)恒溫器，它是一個(gè)非常成功的電路。

電場(chǎng)和漏電檢測(cè)器

現(xiàn)在是完全不同的東西。它檢測(cè)非常小的電流，例如由泄漏和變化的電場(chǎng)引起的電流。

Tr1 和 Tr2 是 PUT 連接對(duì)。沒有什么可以打開它們：Tr1 的基極沒有連接，Tr2 的基極只連接到 Tr4 的集電極，不能提供任何電流。如果 Tr4 打開，它將傾向于關(guān)閉 PUT 對(duì)。

如果這對(duì)打開，它們會(huì)將電流傳遞到 Tr3。Tr3 在打開 Tr4 之前為 C1 充電。Tr4 關(guān)閉 PUT 對(duì)。因此，如果這對(duì)打開，它們會(huì)保持一小段時(shí)間，然后再次關(guān)閉。

現(xiàn)在是有趣的部分。PUT 對(duì)（未連接基極-發(fā)射極電阻以使其不敏感）非常敏感。非常敏感，即使是幾個(gè)電子也足以觸發(fā)它。因此，如果任何帶電物品在其中一個(gè)基座附近移動(dòng)，那么非常小的感應(yīng)電荷就足以將其點(diǎn)亮。每次打開時(shí)，輸出都會(huì)發(fā)出一個(gè)小脈沖。將一個(gè)小耳機(jī)連接到輸出端，你會(huì)得到一個(gè)模擬蓋革計(jì)數(shù)器但對(duì)電荷運(yùn)動(dòng)或變化的電場(chǎng)或泄漏做出反應(yīng)的東西。您所要做的就是將幾英寸的電線連接到 A1 和 A2 以充當(dāng)天線。

我將其用作電源線檢測(cè)器：當(dāng)靠近電源線時(shí)，'Geiger' 會(huì)發(fā)出尖叫聲。或者它也可以用作泄漏檢測(cè)器：將兩個(gè)天線接觸到一塊玻璃上并在玻璃上呼吸。

電路的構(gòu)造非常關(guān)鍵：由于它檢測(cè)泄漏，因此基座周圍電路板的任何泄漏都會(huì)導(dǎo)致問題。要么將這些端子置于空氣中，要么將它們連接到聚四氟乙烯支架上，這樣它們就不會(huì)接觸電路板。如果電路能在玻璃板上檢測(cè)到你的呼吸，那么電路板就是致命的。

該電路的另一種形式是人體檢測(cè)器。為此，開啟時(shí)間需要大約一秒鐘，它會(huì)觸發(fā)音頻振蕩器。我把它想象成一個(gè)放在桌子上的盒子，你能在它沒有反應(yīng)的情況下靠近盒子嗎？幾乎每個(gè)人都攜帶某種電荷，但它隨濕度和人穿的衣服而變化很大，所以盒子喜歡一些人而對(duì)其他人幾乎沒有反應(yīng)。我現(xiàn)在已將此電路添加到此站點(diǎn)。

比賽裁判電路

這是另一個(gè)有趣的電路。這是“啪”或“搶椅子”類型游戲的裁判。在“快照”模式下，第一個(gè)按下按鈕的玩家會(huì)鎖定其他所有人，而在“音樂椅”模式下，最后一個(gè)按下按鈕的玩家會(huì)保持亮起。

該電路分為兩部分：將容納電源的主機(jī)、模式開關(guān)和復(fù)位開關(guān)。第二部分是“玩家”。您可以根據(jù)需要菊花鏈連接任意數(shù)量的播放器電路，使用 3 芯電纜進(jìn)行連接，因此每個(gè)播放器都可以有一個(gè)輸入（來(lái)自下一個(gè)播放器）和一個(gè)輸出（到主控）。

在主機(jī)中，1µ 電容通過 10K 電阻變化。當(dāng)玩家按下按鈕時(shí)，少量電荷會(huì)流過玩家的 10n 電容器并打開他們的 PUT 對(duì)，因此玩家的燈泡會(huì)亮起。

在“音樂椅”模式下，主控模式開關(guān)打開（如圖所示）。如果第二個(gè)玩家按下他們的開關(guān)，他們燈泡中流動(dòng)的電流會(huì)導(dǎo)致負(fù)電源線上出現(xiàn)正尖峰。造成此尖峰的原因是標(biāo)準(zhǔn)燈泡的燈絲電阻隨著變熱而增加：冷燈絲將（瞬間）消耗額定工作電流的大約 10 倍。這會(huì)導(dǎo)致主機(jī)的 15R 電阻上的壓降足以關(guān)閉第一個(gè)播放器。因此，最后一個(gè)按下按鈕的玩家的燈泡會(huì)一直亮著。

在“快照”模式下，主控模式開關(guān)必須關(guān)閉。來(lái)自發(fā)光燈泡的電流現(xiàn)在被 15R 電阻感應(yīng)并導(dǎo)致晶體管導(dǎo)通，現(xiàn)在給 1µ 電容二極管放電，因此中心線上沒有電壓，其他玩家的燈無(wú)法工作。