《开关特性》PPT课件

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1、第五章二极管和双极型晶体管的开关特性1P-N结2直流特性3频率特性4功率特性5开关特性（6，7结型和绝缘栅场效应晶体管）8噪声特性§5.1p-n结二极管的开关特性§5.2晶体管的开关作用§5.3晶体管的开关过程和开关时间§5.4开关晶体管的正向压降和饱和压降本章介绍二极管和晶体管的开关作用、开关过程，并讨论晶体管开关特性与其基本电学参数之间的关系，从而为设计和应用开关管提供必要的理论根据。1§5.1p-n结二极管的开关特性1.p-n结二极管的两个状态和开关作用2.电荷贮存效应3.反向恢复时间的计算4.薄基区二极管中的贮存电荷5.缩短反向恢复时间的措施图5-1二极管的开关状态正电平

2、输入，二极管导通，开态负电平输入，二极管截止，关态与理想开关区别：1.正向压降；2.反向漏电流；3.开关时间。2§5.1p-n结二极管的开关特性2.电荷贮存效应图5-2导通过程中p+-n结内电流、电压和少子密度的变化1.p-n结二极管的两个状态和开关作用3.反向恢复时间的计算4.薄基区二极管中的贮存电荷5.缩短反向恢复时间的措施（5-1）（5-2）（5-3）3§5.1p-n结二极管的开关特性1.p-n结二极管的两个状态和开关作用3.反向恢复时间的计算4.薄基区二极管中的贮存电荷5.缩短反向恢复时间的措施图5-3关断过程中p+-n结内电流、电压和少子密度的变化存储时间ts下降时间t

3、f关断时间tr=ts+tf，反向恢复时间2.电荷贮存效应4§5.1p-n结二极管的开关特性1.p-n结二极管的两个状态和开关作用3.反向恢复时间的计算4.薄基区二极管中的贮存电荷5.缩短反向恢复时间的措施图5-4反向恢复过程对开关速度的限制2.电荷贮存效应5§5.1p-n结二极管的开关特性3.反向恢复时间的计算1.p-n结二极管的两个状态和开关作用2.电荷贮存效应4.薄基区二极管中的贮存电荷5.缩短反向恢复时间的措施采用电荷法进行计算。电荷法的优点是概念清楚，所得公式简单而便于应用。贮存时间ts正向时：稳态时：反向时：6§5.1p-n结二极管的开关特性1.p-n结二极管的两个状态

4、和开关作用2.电荷贮存效应4.薄基区二极管中的贮存电荷5.缩短反向恢复时间的措施初始条件：解得：认为Ir不变：1线为初始时刻，Q=Iftp虚线为x=0处切线2、3、4线平行（斜率、梯度相同）斜率为Ir/AqDp阴影区面积=Q(ts)3.反向恢复时间的计算（5-12）7§5.1p-n结二极管的开关特性1.p-n结二极管的两个状态和开关作用2.电荷贮存效应4.薄基区二极管中的贮存电荷5.缩短反向恢复时间的措施解得：上述计算利用边界少子浓度等于零为标志，实际上应是非平衡少子浓度。由上式可见，ts与tp、Ir、If有关，分别起复合、抽取和贮存作用。实际中可用测ts的方法确定tp，是测量少

5、子寿命的简便方法。3.反向恢复时间的计算8§5.1p-n结二极管的开关特性1.p-n结二极管的两个状态和开关作用2.电荷贮存效应4.薄基区二极管中的贮存电荷5.缩短反向恢复时间的措施下降时间tf实际下降过程中，结边缘附近少子浓度梯度逐渐下降，反向电流不再是常数，问题复杂。可以近似认为Ir不变，而用（5-12）计算，即认为整个反向过程为Ir抽取Iftp的时间，所得结果较实际的tf短。3.反向恢复时间的计算9§5.1p-n结二极管的开关特性1.p-n结二极管的两个状态和开关作用2.电荷贮存效应3.反向恢复时间的计算5.缩短反向恢复时间的措施4.薄基区二极管中的贮存电荷在IC中常将np

6、n管的cb短路，利用eb结作为二极管，因Wp(Wb)<

7、度，即缩短少子寿命减薄轻掺杂区厚度缩短少子寿命增大抽取电流12§5.2晶体管的开关作用1.晶体管的三个状态及开关作用2.晶体管开关与二极管开关比较3.开关运用对晶体管的基本要求4.开关过程简介13§5.2晶体管的开关作用1.晶体管的三个状态及开关作用线性区放大区饱和区截止区14试分析Vce=0时，Ic=?15饱和时，eb结正偏约0.7V，ce间饱和压降约0.2-0.3V，因而集电结正偏。这是进入饱和态的重要标志。处于饱和态的晶体管ce间压降称为饱和压降，其值与饱和深度有关，取决于