一般电阻元件，它的导电特性是这样的：加在它两端的电压增加时，流过的电流就增加；加在它两端的电压降低时，流过的电流就减少。我们称这种电阻元件具有正电阻特性。
是否也有负电阻特性的元件呢？也就是说加在元件上的电压增加时，流过元件的电流反而减少，而当加在元件上的电压降低时，电流反而增加呢？随着半导体工艺的发展，人们制造出各种新颖的半导体器件，其中有的就具有上述那种负电阻特性。例如单结晶体管就是其中的一种。
为了能比较直观地看到单结晶体管的负阻特性，让我们来做一个小实验。
图1（a）是单结晶体管的代表符号。它有一个PN结、一个发射极E和两个基极B\(_{1}\)2\(_{1}\)叫第一基极，B2叫第二基极，因此单结晶体管也叫双基极二极管。
图1（b）是实验电路。因为负阻特性出现在发射极E和第一基极B\(_{1}\)之间，所以在发射极电路中接入电流表，在发射极和第一基极之间接上电压表，以便随时观察和记录它们的数值。
实验时，先由低向高逐渐调节电源电压E\(_{E}\)，等到IE有明显增加时，再由大到小调整电阻R\(_{E}\)，每调整一次EE和R\(_{E}\)，都把电流表和电压表的指示值记录下来，并填入表1中。
表1
I\(_{E}\) 0 0 0 0 0 0.5 0.9 1.5 3 5 8 9 15 18
（毫安）
U\(_{E}\) 0 2 4 6 7 6 4 2.6 2.2 2.1 2 2.2 2.4 2.6
（伏）
从表1中列出的实验数据可以看出：在U\(_{E}\)以0伏上升到7伏这段区域里，IE极小，用普通的毫安表几乎测不出来，说明这时E、B\(_{1}\)之间呈现出极大的电阻。当UE升高到7伏以后，I\(_{E}\)明显地增大起来，而UE却作相反的变化，逐渐降低下去，直到I\(_{E}\)增大到8毫安以后，UE才随着I\(_{E}\)的增大而上升。因为UE上升到7伏以后，在7伏降到2伏这个区域内，U\(_{E}\)和IE的变化方向相反，所以在E与B\(_{1}\)之间出现的是负电阻特性。
从表1数据中还可以看到，U\(_{E}\)的最大值是7伏，从这个电压出现以后，便出现负阻特性，通常把IE开始突增时的电压叫做单结晶体管的峰点电压。在U\(_{E}\)下降到最低点（表1中的2伏），从这点以后，此管不再有负阻特性，我们称这时的电压值叫谷点电压。峰点电压和谷点电压是单结晶体管的两个重要参数。
为什么单结晶体管具有负阻特性呢？我们来看一下单结晶体管的内部构造。图2a是单结管的结构，图2b是它的等效电路；图2c是用单结管等效电路画出的工作原理图。
单结晶体管的结构很简单，内部是一块电阻率很高的N型硅片，在硅片的一个平面上，引出两个基极B\(_{1}\)2，在硅片另一个平面上靠近中央处有一个PN结，从P型区引出发射极E，这样就构成了一个单结晶体管。
如果用等效电路来表示单结晶体管，如图2b所示，可以把B\(_{1}\)2极间看成是由两个电阻R\(_{B1}\)和RB2串联而成，PN结形成的二极管D正极与E极相连，负极与R\(_{B1}\)、RB2的连接处相连。如图2c所示在B\(_{2}\)1间加上固定电压U\(_{B}\)，则图中A点电位为UA＝U\(_{B}\)·RB1／（R\(_{B1}\)＋RB2），如果把R\(_{B1}\)／（RB1＋R\(_{B2}\)）用字母η表示，则UA=η·U\(_{B}\)。η（读作艾它）叫分压比，它也是单结管的一个重要参数，一般为0.3～0.8。若如前面的实验那样，UE从零开始增加，但小于η·U\(_{B}\)，则等效发射极二极管D处于反偏状态，因而不导通，只有极小的反向电流（用毫安表是测量不出的）。当UE上升到等于ηU\(_{B}\)时，PN结两边的电位相等，发射极电流为零。UE继续增加，PN结便转为正偏置，直至正向导通，这时与发射极相连接的P型半导体就会把空穴源源不断地注入到硅片中去。注入硅片的空穴在硅片内电场的作用下，流经R\(_{B1}\)被吸收到电位较负的基极B1，这样R\(_{B1}\)中就增加了大量空穴载流子，因而导电性能大大增强，电阻值迅速减小，另一方面在RB1减小时，R\(_{B2}\)仍保持原阻值，这样UB在A点的分压η·U\(_{B}\)会随之降低，而A点电位的下降会使IE进一步增加，I\(_{E}\)的增加又引起发射极注入的空穴增加，并导致RB1进一步减小，这就形成连锁反应，结果使得I\(_{E}\)急剧增大。另外，RB1的减小导致U\(_{E}\)下降，所以在这段工作范围内出现UE下降I\(_{E}\)上升的现象，即呈现负阻特性。
利用单结晶体管的这种负阻特性可组成自激振荡器，它的基本电路如图3。单结晶体管中的PN结正向压降和R\(_{B1}\)、RB2的电阻值，会随温度的变化而略有变化，这些变化会改变单结晶体管峰点电压，因此，为了使电路工作稳定，一般在B\(_{2}\)回路里串联一个电阻进行温度补偿，如图3中的R2。当接通电源时，E\(_{B}\)便通过电阻RE向电容器C充电，于是电容器上的电压从零伏逐渐升高，升高的速度与R\(_{E}\)和C两元件的数值的乘积成正比。在电容器上的电压上升到管子的峰点电压以前，PN结上加的是反向偏压，E与B1极间电阻较大，几乎没有发射极电流流过R\(_{1}\)。另外，在未进入负阻区时，RB1和R\(_{B2}\)都是阻值很大的电阻，因此图3中的IB可以忽略，R\(_{1}\)上没有输出。经过一段时间，电容上的电压上升超过峰点电压，PN结正向导通，E与B1极间突然进入负阻区，I\(_{E}\)迅速增大，于是电容器C经E、B1极和R\(_{1}\)电阻（通常只有几十到几百欧姆）很快地放电，这个流经R1的放电电流就在R\(_{1}\)两端产生一个脉冲电压。
随着电容器的放电，C两端的电压迅速下降，当降至单结晶体管的谷点电压时，E与B\(_{1}\)间又呈现极大的正电阻，于是电源EB又重新向C充电，这样的充放电过程周而复始，不断循环，就形成了单结晶体管自激振荡，而振荡的频率决定于电阻R\(_{E}\)和电容C的大小。用单结晶体管做成的自激振荡器，电路简单，工作稳定可靠、而且可以取得多种脉冲波形。例如，我们把图3电路R1两端的脉冲电压作为信号输出，就成为一个脉冲信号发生器。我们利用它就可以作为计数器、可控硅等电路的触发电路。如果输出信号取自电容C两端，就成为一个锯齿波发生器。由于单结管具有负阻特性，除了做振荡器外，还可以利用它组成阶梯波发生器等电路。（年富）