数字逻辑课件-第2章 逻辑门电路.ppt

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1、第2章逻辑门电路2。5BiCMOS门电路2。2基本逻辑门电路2。3TTL集成门电路2。4CMOS门电路逻门电路2。1晶体管的开关特性2。6几个问题说明2.1晶体管的开关特性及参数作用于开关器件1接通2截止阻抗小阻抗大短路开路脉冲信号(MHz)晶体管的开关特性即：1与2及其转化特点脉冲f很高，要求开关状态变化很快，t:μs→ns半导体器件如晶体二极管、三极管和MOS管都有导通和截止的开关作用，器件特性分为静态特性和动态特性，前者指器件在导通与截止两种状态下的特性，后者指器件在状态转换过程中的特性。一、二极管的开关特性

2、（1）单向导电性→正向导通与反向截止1、特性:iRLDvI（2）说明：（1）必须限制正向电流；（2）二极管导通时，都有一定的管压降，这相当于接通时有一定的电阻；（3）二极管的反向电阻并非无穷大；2、过渡过程：正通→反止，存在反向恢复时间tre，ns级反止→正通，开通时间，比tre很短特点：二极管从反向截止到正向导通的时间比从正向导通到反向截止的时间短得多，即过渡过程主要考虑反向恢复过程。一、二极管的开关特性2、过渡过程：tttstrevitVF-VRIFit0.1IR-IRt1iRLDvI⑴反向过程为:0～t１，二

3、极管导通，则t１时，vI突变，实际情况中，二极管并不立即截止，而是电流由正向的IF变为一大的反向电流IR=VR/RL，维持时间ts后，经过tt，下降到0.1IR，此时二极管才进入反向截止状态。Keywords:存储时间ts，渡越时间tt，反向恢复时间tre(ns)！由于tre的存在，二极管的开关速度受到限制。PN结正向偏置－－－－++++空间电荷区变薄PN+扩散长度LP正向电流存储电荷N区中少子空穴存储电荷P区中少子电子+-（2）产生反向恢复过程的原因--电荷存储效应一、二极管的开关特性2、过渡过程：PN结改为反向

4、偏置由于电荷存储效应，反向向电流大，经过tre，存储的少子电荷消失，电流变得很小。（原来的0.1）势垒区先不变PN扩散长度LP-+形成反向电流IR复合复合－－－－++++（2）产生反向恢复过程的原因--电荷存储效应一、二极管的开关特性2、过渡过程：－－－－++++空间电荷区变厚NP+_++++－－－－内电场加强，使扩散停止，有少量飘移，反向电流很小反向饱和电流很小，A级（2）产生反向恢复过程的原因--电荷存储效应一、二极管的开关特性2、过渡过程：iRLDvI一、二极管的开关特性2、过渡过程：（3）说明：①二极管在

5、开关转换过程中出现的反向恢复过程，实质上是由于电荷存储效应引起的，tre就是存储电荷消失所需要的时间。②tre和管子本身的性能有关，还与正向、反向电流的大小有关。③由于tre的存在，使二极管的开关速度受到限制。3、正向开通时间由于PN结改为正偏时，势垒区迅速变窄，利于少子扩散，正向电阻不大，正向电流几乎是立即达到VF/RL。就是说，二极管的正向开通时间很短，对开关速度影响很小，忽略不计。正向导通后正向压降小。二、BJT的开关特性1、BJT的开关作用：VCCiCvCEiB=0IB0IBS=IB4IB3IB2IB1AC

6、OVCESVCC/RCIB1ICSRbRcVccTiBvI+ic-Vo（1）截止状态——相当于开关的断开状态e结和c结均反偏，iC≈0，iB≈0VCE≈VCCVBE<0.5V(锗管0.2V)c,e间等效内阻很大，约数百千欧ViRbRCVCCICEO二、BJT的开关特性1、BJT的开关作用：VCCiCvCEiB=0IB0IBS=IB4IB3IB2IB1ACOVCESVCC/RCIB1ICSRbRcVccTiBvI+ic-Vo（2）放大状态——相当于开关的过渡状态发射结正偏，集电结反偏，iC≈βiB。VCE=VCC-i

7、CRCVBE=0.7V(锗管0.3)c,e间等效内阻可变二、BJT的开关特性1、BJT的开关作用：VCCiCvCEiB=0IB0IBS=IB4IB3IB2IB1ACOVCESVCC/RCIB1ICSRbRcVccTiBvI+ic-Vo（3）饱和状态——相当于开关的闭合状态发射结和集电结均正偏，iC=ICS≈VCC/RC，且不随iB增加而增加，VCES≈0.2~0.3V（饱和管压降）c,e间等效内阻很小，约数百欧ViRbRCVCC!!控制基极电压，可使晶体管处于饱和或截止，使晶体管起到开关作用。2、BJT的开关作用时

8、间+VB2-VB1vIt0iCICS0.9ICS0.1ICS0tdtrtstft开关电路的波形三极管饱和与截止两种状态的相互转换需要一定的时间开通时间ton=td+tr，建立基区电荷的时间，反映开关从截止到饱和所需时间。二、BJT的开关特性1、BJT的开关作用：td延迟时间，e区开始向b区注入电子，b区的电子逐渐扩散到c结，形成iC。tr上升时间，电子在b区