文档介绍：VCC
0V
第二章门电路
第一节概述
门电路:实现基本逻辑运算和复合逻辑运算的单元电路。
门电路的两种输入,输出电平:高电平、低电平。它们分别对应逻辑电路的1,0状态。
正逻辑:1代表高电平;0代表低电平。
负逻辑:0代表高电平;1代表低电平。
VCC
0V
高电平
低电平
VCC
1
根据制造工艺不同可分为单极型和双极型两大类。
门电路中晶体管均工作在开关状态。
首先介绍晶体管和场效应管的开关特性。
然后介绍两类门电路。
注意:各种门电路的工作原理,只要求一般掌握;
而各种门电路的外部特性和应用是要求重点。
当代门电路(所有数字电路)均已集成化。
【】(b),【】,【】,
【】,【】,【】,
【】,【】。
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第二节半导体二极管和三极管的开关特性
一、二极管的开关特性
伏安特性
等效电路
在数字电路中重点在判断二极管开关状态,因此必须把特性曲线简化。(见右侧电路图)
有三种简化方法:
输入信号慢变化时的特性。
VCC
3
第一种
第三种
+
-
第二种
VON
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当外加电压突然由正向变为反向时,二极管会短时间导通。
tre
这段时间用tre表示,称为反向恢复时间。
输入信号快变化时的特性。
D
RL
i
它是由于二极管正向导通时PN结两侧的多数载流子扩散到对方形成电荷存储引起的。
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二、半导体三极管的开关特性
(一)双极型三极管的开关特性
可用输入输出特性来描述。
基本开关电路如图:
可用图解法分析电路:
输入特性
输出特性
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条件
特点
BE结
BC结
截止
导通
放大
饱和
< VON ()
Ib < IBS
ic=ICEO(=0) , iB=0
ic = iB
=VCE(sat)= 0V
反
反
反
正
正
正
Ib IBS=ICS /
=VCC-iCRC
开关特性可归纳为下表:
也是“特点”的一部分
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等效电路
当输入信号使三极管在截止和饱和两种状态之间迅速转换时,三极管内部电荷的建立和消散都需要时间,因而集电极电流的变化将滞后于输入电压的变化。从而导致输出电压滞后于输入电压的变化。
也可以理解为三极管的结电容起作用。
注意:三极管饱和越深,由饱和到截止的延迟时间越长。
饱和时
截止时
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(二)MOS管的开关特性
(Metal-Oxide-Semiconductor Field-Effect Transistor)
称为:金属—氧化物—半导体场效应管或绝缘栅场效应管
导电沟道(反型层)
源极
Source
漏极
Drain
栅极
Gate
当大于VGS(th)时,将出现导电沟道。 VGS(th)称为开启电压,与管子构造有关。
S
D
B
导电沟道将源区和漏区连成一体。此时在D,S间加电压,将形成漏极电流iD。
称为N沟道增强型场效应管
显然,导电沟道的厚度与栅源电压大小有关。而沟道越厚,管子的导通电阻RON越小。因而,若不变, 就可控制漏极电流iD。因此把MOS管称为电压控制器件。
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1 2 3
输出特性
恒流区
恒流区中iD只受控制,其关系式为:
相应曲线称为转移特性。
空间电荷区
截止区
VDS=0V出现沟道。
VDS增加,则沟道“倾斜”(阻值增加)。
VGD=VGS(th)时,沟道“夹断”。
VDS再增加时,夹断点向源区移动,但iD不变。
输入特性可不讨论。
可变电阻区
夹断点
VGS(th)=2V
设=5V
同理可求出栅源电压为4V和3V时的夹断点。
它也有三个工作区
固定电阻
固定电阻
夹断
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