第二章 半导体二极管及其基本电路.pdf

第三章逻辑门电路
第一节晶体二极管的开关特性
第二节晶体三极管的开关特性
第三节 TTL集成逻辑门
第四节其他类型的双极型数字集成电路
第五节 CMOS门电路
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复习
请回忆实现与、或、非逻辑的开关电路形式?
它们有何共同特点?
开关电路与逻辑电路是如何联系起来的?
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第一节晶体二极管的开关特性
数字电路中的晶体二极管工作在开关状态。
导通状态:相当于开关闭合
截止状态:相当于开关断开。
逻辑变量←→两状态开关:
在逻辑代数中逻辑变量有两种取值:0和1;
电子开关有两种状态:闭合、断开。
半导体二极管、三极管和MOS管,则是构成这种电子开关的基本开关元件。
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(1) 静态特性:
断开时,开关两端的电压不管多大,等效电阻ROFF = 无穷,电流IOFF = 0。
闭合时,流过其中的电流不管多大,等效电阻RON = 0,电压UAK = 0。
(2) 动态特性:开通时间 ton = 0
关断时间 toff = 0
理想开关的开关特性:
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客观世界中,没有理想开关。
乒乓开关、继电器、接触器等的静态特性十分接近理想开关,但动态特性很差,无法满足数字电路一秒钟开关几百万次乃至数千万次的需要。
半导体二极管、三极管和MOS管做为开关使用时,其静态特性不如机械开关,但动态特性很好。
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一、二极管的静态开关特性
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1. 静态特性及开关等效电路
正向导通时,UD(ON)≈(硅)
、 (锗)
RD≈几Ω~几十Ω
相当于开关闭合
图3-1-1 二极管的伏安特性曲线
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二极管的开关等效电路
(a) 导通时(b) 截止时
图2-1 二极管的伏安特性曲线
开启电压
理想化伏安特性曲线
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反向截止时
反向饱和电流极小
反向电阻很大(约几百kΩ)
相当于开关断开
图3-1-1 二极管的伏安特性曲线
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若输入信号频率过高,二极管会双向导通,失去单向导电作用。因此高频应用时需考虑此参数。
二极管从截止变为导通和从导通变为截止都需要一定的时间。通常后者所需的时间长得多。
反向恢复时间tre :二极管从导通到截止所需的时间。
一般为纳秒数量级(通常tre ≤5ns )。
二、二极管的动态开关特性
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三、晶体二极管的开关参数
最大正向电流:二极管正向导通电流的最大允许值。在使用时不得超过这一数值。
最高反向工作电压:二极管反向工作电压的最大允许值。在使用时不得超过这一数值。
反向击穿电压:二极管在一定反向电流(例如100uA)下的反向电压。在此电压下认为二极管已被击穿。
二极管主要稳态及瞬态开关参数如下:
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