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。
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
低电平
VCC
门电路课件数字电路
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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），【】 ，【】，
【】，【】，【】，
【】，【】。
门电路课件数字电路
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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
门电路课件数字电路
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第一种
第三种
+
-
第二种
VON
门电路课件数字电路
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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
门电路课件数字电路
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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
V