数字逻辑第三章集成门电路ppt课件.ppt

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1、第三章集成门电路3.1PN结3.2晶体管开关特性3.3晶体管反相器3.4分立元件门电路3.5TTL门电路3.6其他类型的TTL门3.7MOS集成门电路1TTL：VCC=+5V；VL=0.2V；VH=3.6V常用的逻辑器件有三种系列:双值电路“VL”“VH”符号“0”“1”第二章介绍了逻辑变量是双值变量ECL：VEE=-5.2V；VL=-1.6V；VH=-0.8VCMOS：VDD=+3V～+18V；VL=0V；VH=VDD2工程上：用“0”表示VL，用“1”表示VH称正逻辑。用“0”表示VH，用“1”

2、表示VL称负逻辑。33.1PN结一、PN结内部载流子的运动在一块完整的硅片上，用不同的掺杂工艺使其一边形成N型（Negative)半导体，另一边形成P型(Positive)半导体，那么就在两种半导体的交界面附近形成了PN结。P型半导体（空穴是多子，电子是少子）N型半导体（空穴是少子，电子是多子）4耗尽层负离子正离子电子空穴P区N区空间电荷区内电场平衡状态下的PN结5二、PN结的单向导电性耗尽层URI内电场外电场+-P区N区1、加正向电压时（正偏）6耗尽层URIS内电场外电场-+P区N区2、加反向电压

3、时（反偏）结论：PN结加正向电压时形成较大的正向电流；而在加反向电压时，反向电流很小，这种特性称为单向导电性。73.2.1半导体二极管（Diode)一、基本结构在PN结加上管壳和引线就构成了二极管。PNP阳极N阴极3.2晶体管开关特性8二、伏安特性UDIDUDIDRD导通压降:硅管0.6～0.7V,锗管0.2～0.3V。死区电压：硅管0.5V锗管0.2V。反向饱和电流（很小，A级）反向击穿电压VBR9RLUiUO二极管半波整流硅二极管：死区电压（0.5V）正向压降（0.7V）理想二极管：死区电压（

4、0V）正向压降（0V）UiUott103.2.2晶体二极管开关特性ABUR断开RAB=∞静态特性闭合RAB=0开关电路见右图一、理想开关△t动态特性:△t0(断开闭合)11二极管开关电路及特性曲线如图所示:1、静态特性二、二极管开关UDIDRABUDIDVTHVBR1/rDⅠⅡⅢ12其中，IS为反向饱和电流，与晶体管材料及制作工艺有关。UD为外加电压，VT在常温下≈26mV。当晶体管加正向电压且VD大于VT几倍时，式中的1可以忽略，故流过二极管的电流与电压呈指数关系。二极管分区等效电路UD+-IDK

5、ⅠⅡⅢUBRUTHISrDr0rZ13但一般在工程上我们都做近似处理，以简化分析。从二极管的伏安特性看实际的二极管并非理想开关，它的正向导通电阻rD不是0（约为数十欧），反向截止电阻r0也不是无穷大（数百千欧），电压和电流之间是指数关系，而不是线性关系。14（1）二极管导通时，可以根据使用情况选用以下的近似特性。AB0.7VrDUDIDVTHUBR1/rDⅠⅡⅢ1/r0ABUDIDrD=0r0=∞015（2）二极管反向截止时，仍有反向漏(饱和)电流is(少数载流子漂移形成的电流，和温度有关。一般为0

6、.2μA左右。)，但理想化后可忽略is。isBARDBA162、动态特性当外加电压由反向突然变为正向时，须等待PN结内部建立起足够的电荷浓度梯度才会有扩散电流形成，因而ID滞后于VD的跳变。当外加电压突然由正向变成反向时，由于PN结内部尚有一定数量的存储电荷，因而瞬间有较大的反向电流，此后以指数规律趋于0。（实际有反向漏电流is）。17tUDtIDt1t2ID=UD/R由图可见，反向恢复时间Δt2>Δt1，而影响二极管开关速度的主要是Δt2。183.2.3半导体三极管(Transistor)一、基本

7、结构集电极BCE发射极基极PNPPNP型集电极BCE发射极基极NPNNPN型19三极管符号NPN型三极管BCENPNBCEPNP型三极管BCEPNPBCE20BECNNP基极发射极集电极基区：较薄，掺杂浓度低集电区：面积较大发射区：掺杂浓度较高21发射结集电结BECNNP发射极集电极+++++++++++++__________________________+++++++++++++基极22电流放大原理BECNNPEBRBEc发射结正偏，发射区电子不断向基区扩散，形成发射极电流IE。IE进入P区的

8、电子少部分与基区的空穴复合，形成电流IB。IB23BECNNPEBRBEcIE从基区扩散来的电子漂移进入集电结而被收集，形成IC。ICIBIC要使三极管能放大电流，必须使发射结正偏，集电结反偏。24ICmAAVVUCEUBERBIBUSCUSB实验线路(共发射极接法)CBERC25IB(A)UBE(V)204060800.40.8UCE1VIB与UBE的关系曲线（同二极管）输入特性死区电压：硅管0.5V工作压降：硅管UBE0.7V26输出特性(IC与UCE的关