半导体二极管58023 (2)课件

第二章门电路

2.1半导体二极管、三极管和MOS管的开关特性

2.1.1二极管的开关特性因为半导体二极管具有单向导电性，所以它相当于一个受外加电压极性控制的开关.

1.二极管静态开关特性(a)电路图(b)输入高电平时的等效电路(c)输入低电平时的等效电路

图2.1二极管静态开关电路及其等效电路

2.1.2三极管的开关特性

1．三极管的三种工作状态

（1）截止状态：当VI小于三极管发射结死区电压时，IB＝ICBO≈0，IC＝ICEO≈0，VCE≈VCC，三极管工作在截止区，对应图1.4.5（b）中的A点。

三极管工作在截止状态的条件为：发射结反偏或小于死区电压此时，若调节Rb↓，则IB↑，IC↑，VCE↓，工作点沿着负载线由A点→B点→C点→D点向上移动。在此期间，三极管工作在放大区，

其特点为IC＝βIB。三极管工作在放大状态的条件为：发射结正偏，集电结反偏

（2）放大状态：当VI为正值且大于死区电压时，三极管导通。有

若再减小Rb，IB会继续增加，但IC已接近于最大值VCC/RC，不会再增加，三极管进入饱和状态。饱和时的VCE电压称为饱和压降VCES，其典型值为：VCES≈0.3V。三极管工作在饱和状态的电流条件为：IB＞IBS电压条件为：集电结和发射结均正偏

（3）饱和状态：保持VI不变，继续减小Rb，当VCE＝0.7V时，集电结变为零偏，称为临界饱和状态，对应图（b）中的E点。此时的集电极电流称为集电极饱和电流，用ICS表示，基极电流称为基极临界饱和电流，用IBS表示，有:二、二极管或门电路

（a）电路图（B）逻辑符号（C）工作波形

二极管或门的工作原理

四、组合逻辑门电路

1．与非门电路 与非门电路及其逻辑符号 （a）电路图（b）逻辑符号2、或非门电路或非门电路及其逻辑符号（a）电路图（b）逻辑符号工作原理①输入低电平:Ui=0,Uo=1②输入高电平:Ui=1,Uo=0

二CMOS门电路或非门

驱动管并联负载管并联或非：有1出0，全1出1四．三态门2．4TTL集成与非门电路如果把分立元件电路中的半导体器件、电阻、电容及导线等都制造在一个半导体基片（通常是硅片）上，构成一个完整的电路，封装在一个管壳内，就是集成门电路。基于半导体工艺的特点，集成电路中管子制造较容易，占芯片面积小，但电容和高阻值电阻制造较困难，占芯片面积较大。因此，在数字集成电路中，一般都避免使用电容和高阻值电阻，往往多用管子。数字集成电路可以分成两大类：一类以双极型晶体管为基本器件，称为双极型数字集成电路，属于这一类的有TTL等；另一类以MOS晶体管为基本器件，称为MOS型（或单极型）数字集成电路，属于这一类的有NMOS和CMOS等。

数字集成电路按半导体器件：按照集成度（即每一片硅片中所含元、器件数）的高低，可将集成电路分成小规模集成电路（smallscaleIntegration,简称SSI），中规模集成电路（MediumScaleIntegration,简称MSI），大规模集成电路（LargeScaleIntegration，简称LSI）和超大规模集成电路(VeryLargeScaleIntegration，简称VLSI)。

1．TTL集成与非门电路结构

电路组成:Ⅰ:输入级V1多发射极管Ⅱ:中间级(倒相级)V2R2R3Ⅲ:输出级V3V4为射极输出器与V5构成推拉式输出级

①输入有低电平0.3V时，K点电位为1V，V1导通，V2、V5截止，V3、V4导通。（F为3.6V高电平。）

②输入全为高电平3V，则K点电位3.7V，在三个PN结的钳制下，VK=2.1v，V1集电结正偏，发射结反偏。

R1处于倒置工作状态（B反）R1V5-饱和，M点电位1V，则V3——微通，V4——截止（则F=0.3V低电平）

由①、②得F=

2．工作原理

2．工作原理工作区

1、

AB段:UI<0.6V且UO=UOH

2、DE段：UI>1.5V且UO=UOL饱和区

线形区3、BC段：0.6v<UI<1.3V则UI↑UO↓（V5截止）转折区4、CD段：1.3V<UI<1.5VUI↑UO↓（利用之可构成振荡电路。如产生矩形波）

b．关门电平、开门电平和阈值电压（1）关门电平在保证输出为标准高电平USH(常取USH＝3V）时，允许输入低电平的最大值称为关门电平,用UOFF表示。由上图可得UOFF≈1.0V。显然，只有当输入uI＜UOFF时，与非门才关闭，输出高电平。

在保证输出为标准低电平USL（常取USL＝0.3V）时，允许输入高电平的最小值称为开门电平，用UON表示。由上图可得UON≈1.2V。显然，只有当uI＞UON时，与非门才开通，输出低电