可以說，最有用、最簡單的電路配置之一是將兩個晶體管連接成相當于單結晶體管的四層器件。它也可能是簡單電路中價值最低和了解最少的電路之一。事實上，當我開始為這個頁面尋找電路時，我驚訝于我不得不說這么多關于這樣一個簡單的，兩個晶體管的電路！然而，也許我不應該感到驚訝，因為 GE 寫了一整本關于單結晶體管應用的書，而且在性能方面，這種配置與 UJT 有很多共同點。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）以及可編程單結或 PUT 的基礎。

    當兩個晶體管都不導通時，則沒有電流流動。然而，只要任一晶體管中有任何電流流動，該電流就會成為另一個晶體管的基極電流，并且兩個晶體管都會相互接通。這意味著您必須使用良好的低泄漏晶體管來制作此電路，否則泄漏電流將導致其無法工作。然而，幾乎任何現(xiàn)代硅晶體管都足夠了，因為現(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，請考慮兩個晶體管：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 個端子，但在大多數(shù)實際設備中只有三個端子被端接 - 雖然具體三個取決于設備！

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致器件硬啟動的。

    PUT（可編程單結晶體管）

    下圖顯示了作為 PUT 連接的 4 層器件：在這兩個電阻中，定義了基極間電阻和正常單結的對峙比。現(xiàn)在我想很多訪問者不會對單結一無所知——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，我可能會改變主意?。┮驗槌苏袷幤髦馑鼈冋娴臎]什么用，我正在報道。反正我一直用晶體管對！

    SBS（硅雙邊開關）

    現(xiàn)在似乎相當不受歡迎的一種設備是 SBS。它是用于觸發(fā) Triac 的觸發(fā)裝置。三端雙向可控硅開關往往需要相當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到設定電壓時將其電荷傾倒到三端雙向可控硅開關柵極來安排的。SBS 是用于執(zhí)行轉儲的設備。

    如圖所示，兩個相同的電路反并聯(lián)排列，一個用于正電壓，另一個用于負電壓。考慮一個上升的正電壓，就像在 A2 上的充電電容器上一樣。電路的左側部分將運行，但在低電壓下，因為電路從零開始，沒有基極電流，所以兩個晶體管都不導通。Z1 正向偏置，但沒有電流流動，因此全電壓通過 Z2。該電路保持不導通狀態(tài)，直到 Z2 在其擊穿電壓下開始導通。現(xiàn)在電流流入左側 PNP 的基極，晶體管對導通。

   您可以看到另一半對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 1K 電阻保持在 5v（使用 10v 電源）。相等的值給出 0.5 的“對峙比”。顯然這個 UJT 是可編程的，所以這個比率可以隨意改變，比如在 1K:10K 和 10K:1K 之間。如果您想進行試驗，請使用 1K 或 2K 預設。

    上電時，電容器最初會放電，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。電容器開始通過 470K 電阻充電至 10v。當它達到大約 5.5 伏特時，發(fā)射極-基極結不再反向偏置，小電流開始流動。然后兩個晶體管都硬導通。電容器通過兩個晶體管快速放電。然而，當電容器放電過多時，不再有足夠的電流來保持兩個晶體管導通 - 因此它們會關閉。循環(huán)重復。該電路是一個振蕩器。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電阻器以使用脈沖。PNP 發(fā)射極上的電壓（在單結中，是發(fā)射器）是一個很好的鋸齒波，但處于高阻抗狀態(tài)，所以不要加載太多。兩個 1K 電阻器的連接點可用作較低電阻的輸出，但（如圖所示）這是一個約 40 µS 的負向脈沖，間隔約為 40 毫秒，因此占空比約為 1:1000！

兩個 1K 電阻器可以進行相當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高的值，否則電路不會振蕩。最小值取決于晶體管的增益，低增益晶體管的最小值較低，這在當今并不常見。

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

    更好的 PUT 振蕩器

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

   交通信號燈

     振蕩器的最后一個變體是我構建的電路，用于替換標準的自動交通信號燈閃光器。

     與上一個電路非常相似，NPN 晶體管已成為達林頓對，因此它有足夠的電流驅動來點亮燈。當然，第二個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。當燈正常工作時，電壓應下降約 0.75 伏，以便打開額外的晶體管。該晶體管使定時電容器放電。由于放電速度較慢，所以燈會亮的時間更長。這里的巧妙之處在于，如果燈泡短路，電容器會很快放電（二極管和 100R 負責），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，閃光速度也會減慢。再次，清晰可見。

   雙穩(wěn)態(tài)

    所以我們在這里考慮的一對是可編程單結——而 UJT 除了振蕩器之外對任何東西都沒有好處？錯誤的！這是使用其中兩對的雙穩(wěn)態(tài)。

   該電路的操作非常明顯 - 如果您了解基本對。但是這個特殊的電路也有一個有趣的應用，作為“快動作”免費跟隨器。拆下兩個電容器并通過連接的底座驅動電路。它可以用作非?？焖俚?MOSFET 驅動電路。

   施密特觸發(fā)器

      這是一個 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，一些是劣勢。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 將關閉，Tr3 將輸出拉高。現(xiàn)在考慮輸入緩慢上升。當它達到大約 550mV 時，Tr1 將開始導通。但是只要有任何電流流過 Tr1，它也會打開 Tr2，并且這對電流會突然導通。Tr3 將被關閉。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（假設為 10v 電源）。現(xiàn)在進入 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 保持導通。

現(xiàn)在考慮輸入電壓開始下降的情況。有 100µA 保持這對，所以要關閉它們，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）來做到這一點。所以開啟點由 Vbe 設置，關閉點由 2K2 設置。

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

溫控器

好的-我承認是。這個電路和上一個一樣！這是施密特觸發(fā)器的實際應用。

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 設置工作點，電路確實需要一個穩(wěn)定的電壓，如果只是為了驅動這個偏置鏈的話。

現(xiàn)在考慮 Tr1 升溫時的情況。隨著半導體變暖，其兩端的電壓會降低：在室溫附近，每攝氏度降低約 2mV。如果 Vbe 下降約 110mV，則 440mV 將開始導通。110mV 應對應于 55°C - 因此我們預計它會在 80°C 左右運行。只需調整 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電流，該電流必須由 1K 去除以關閉恒溫器：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 毫伏對應于約 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載電流的影響。

我已經(jīng)多次使用這個恒溫器，它是一個非常成功的電路。

電場和漏電檢測器

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

Tr1 和 Tr2 是 PUT 連接對。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，它將傾向于關閉 PUT 對。

如果這對打開，它們會將電流傳遞到 Tr3。Tr3 在打開 Tr4 之前為 C1 充電。Tr4 關閉 PUT 對。因此，如果這對打開，它們會保持一小段時間，然后再次關閉。

現(xiàn)在是有趣的部分。PUT 對（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，即使是幾個電子也足以觸發(fā)它。因此，如果任何帶電物品在其中一個基座附近移動，那么非常小的感應電荷就足以將其點亮。每次打開時，輸出都會發(fā)出一個小脈沖。將一個小耳機連接到輸出端，你會得到一個模擬蓋革計數(shù)器但對電荷運動或變化的電場或泄漏做出反應的東西。您所要做的就是將幾英寸的電線連接到 A1 和 A2 以充當天線。

我將其用作電源線檢測器：當靠近電源線時，'Geiger' 會發(fā)出尖叫聲。或者它也可以用作泄漏檢測器：將兩個天線接觸到一塊玻璃上并在玻璃上呼吸。

電路的構造非常關鍵：由于它檢測泄漏，因此基座周圍電路板的任何泄漏都會導致問題。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，這樣它們就不會接觸電路板。如果電路能在玻璃板上檢測到你的呼吸，那么電路板就是致命的。

該電路的另一種形式是人體檢測器。為此，開啟時間需要大約一秒鐘，它會觸發(fā)音頻振蕩器。我把它想象成一個放在桌子上的盒子，你能在它沒有反應的情況下靠近盒子嗎？幾乎每個人都攜帶某種電荷，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其他人幾乎沒有反應。我現(xiàn)在已將此電路添加到此站點。

比賽裁判電路

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

該電路分為兩部分：將容納電源的主機、模式開關和復位開關。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 芯電纜進行連接，因此每個播放器都可以有一個輸入（來自下一個播放器）和一個輸出（到主控）。

在主機中，1µ 電容通過 10K 電阻變化。當玩家按下按鈕時，少量電荷會流過玩家的 10n 電容器并打開他們的 PUT 對，因此玩家的燈泡會亮起。

在“音樂椅”模式下，主控模式開關打開（如圖所示）。如果第二個玩家按下他們的開關，他們燈泡中流動的電流會導致負電源線上出現(xiàn)正尖峰。造成此尖峰的原因是標準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。這會導致主機的 15R 電阻上的壓降足以關閉第一個播放器。因此，最后一個按下按鈕的玩家的燈泡會一直亮著。

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