第二章门电路 22半导体器件的开关特性 23分立元件门电路 24TTL集成门电路 26CMOS集成门电路
第二章 门电路 2.2 半导体器件的开关特性 2.3 分立元件门电路 2.4 TTL集成门电路 2.6 CMOS集成门电路
概述 逻辑门电路:用以实现基本和常用逻辑运算的电子电 路。简称门电路。 基本和常用门电路有与门、或门、非门(反相器) 与非门、或非门、与或非门和异或门等。 逻辑0和1:电子电路中用高、低电平来表示 获得高、低电平的基本方法:利用半导体开关元件 的导通、截止(即开、关)两种工作状态
获得高、低电平的基本方法：利用半导体开关元件 的导通、截止（即开、关）两种工作状态。 逻辑0和1： 电子电路中用高、低电平来表示。 逻辑门电路：用以实现基本和常用逻辑运算的电子电 路。简称门电路。 基本和常用门电路有与门、或门、非门（反相器）、 与非门、或非门、与或非门和异或门等。 概述
21半导体器件的开关特性 1、二极管的开关特性 二极管符号:正极O 负极 U10.5V时, 伏安特性二极管导通
2.1 半导体器件的开关特性 1、二极管的开关特性 二极管符号： 正极 负极 ＋ uD － I F 0.5 0.7 i D(mA) uD(V) 伏安特性 UBR 0 Ui0.5V时， 二极管导通。 二极管的单向导电性：
R Iu 开关电路 + ①l#=0V 5V0.7V l1=0V时的等效电路 l1=5V时的等效电路 l4=0V时,二极管截止, l4=5V时,二极管导通,如 如同开关断开,un=0V。 同0.7V的电压源,u=4.3V
+ ui RL － + uo － D 开关电路 + ui =0V RL － + uo － D ui =0V 时的等效电路 + + － ui =5V RL － + uo － D 0.7V ui =5V 时的等效电路 uo uo ui ＝0V时，二极管截止， 如同开关断开，uo ＝0V。 ui ＝5V时，二极管导通，如 同0.7V的电压源，uo ＝4.3V
2、三极管的开关特性 三极管的结构及类型 集电结c 集电结 集电区 NPN b b 基极bo 基区 P 发射结 发射区 发射极e (a) NPN (b)PNP 三极管的结构示意图和符号
三极管的结构及类型 三极管的结构示意图和符号 2、三极管的开关特性
三极管的工作状态 NPN型三极管截止、放大、饱和3种工作状态的特点 工作状态 截止 放大 饱和 条件 0O 作集电极电流 B ic=lcs 特 ce间电压 CE CC CE ES 点 CEP CC R 0.3V 很大, 很小, ce间等效电阻 可变 相当开关断开 相当开关闭合
NPN 型三极管截止、放大、饱和3 种工作状态的特点 工作状态 截 止 放 大 饱 和 条 件 i B ＝0 0＜i B ＜I BS i B ＞I BS 偏置情况 发射结反偏 集电结反偏 uB E 0，uB C 0，uB C> 0 集电极电流 i C ＝0 i C ＝βi B i C ＝I CS ce间电压 u CE＝VCC u CE＝VCC－ i C Rc u CE＝UCES＝ 0.3V 工 作 特 点 ce间等效电阻 很大， 相当开关断开 可变 很小， 相当开关闭合 三极管的工作状态
+FcA)c(mA)直流载线 80u A ReINo 60u A R r. b 饱 40u A 和 大 20u A 区 O .5 UBE(V) CES CC 工作原理电路 输入特性曲线 输出特性曲线截止区 +V CC +V CC 截止状态 饱和状态 R R R R b + O++ ++ u=U<0.5V CC B- BS TH u=0.3V 0.7V 0.3V
Q2 ui i B e Rb b i C (mA) 直流负载线 VCC Rc 0 +VCC i C uo 工作原理电路 输出特性曲线 80μA 60μA 40μA 20μA i B = 0 0 UCES VCC uCE 0 0.5 uBE(V) (V) 输入特性曲线 i B (μA) Q1 Q Rc c ＋ － Rb Rc +VCC b c e ＋ － 截止状态 饱和状态 u iB≥IBS i=UIL<0.5V uo=+VCC ui=UIH uo=0.3V ＋ － Rb Rc +VCC b c e ＋ － ＋ ＋ － － 0.7V 0.3V 饱 和 区 截止区 放 大 区
R +c=+5y②=0.3V时,因为lBlBs,三极管工作在 状态。ic=BiB=50×003=1.5mA, 饱和状态。输出电压: 输出电压: 0=uCE=UCc-icR=5-1.5×1=3.5V u=UcEs=0.3V
10kΩ ui i B e Rb b +VCC=+5V i C uo Rc 1kΩ c β=40 ②ui=0.3V时，因为uBEIBS，三极管工作在 饱和状态。输出电压： uo ＝UCES ＝0.3V
3、场效应管的开关特性 ip(mA) ip(mA) uGS=10V +VDD 8V R D 6V G S 0 U (V)0 工作原理电路转移特性曲线 输出特性曲线 截止状态 +V DD 导通状态 DD R D Rp日 G G uo=+V DD U>UT uO≈0 T S
3、场效应管的开关特性 i D(mA) 0 u D S 0 UT (V) u G S(V) i D(mA) u G S=10V 8V 6V 4V 2V 工作原理电路 转移特性曲线 输出特性曲线 ui ui G D S RD +VDD G D S RD +VDD G D S RD 截止状态 +VDD uiUT uo≈0
22分立元件门电路 、二极管与门 +cc(+5V) A B Y 5V 3k Q 00 Y 01 OV Bo 0001 Y=AB OVOV 07V导通导通 05V|0丌|导通截止A 5V0V0.7V截止导通B Y 5V5V 5V截止截止
2.2 分立元件门电路 1、二极管与门 +VCC(+5V) R 3kΩ Y D1 A D2 B 5V 0V A B Y & uA uB uY D1 D2 0V 0V 0V 5V 5V 0V 5V 5V 0.7V 0.7V 0.7V 5V 导通 导通 导通 截止 截止 导通 截止 截止 A B Y 0 0 0 1 1 0 1 1 0 0 0 1 Y=AB