门电路 2.1半导体二极管、三极管 和MOS管的开关特性 2.1.1理想开关的开关特性 一、静态特性 S 1.断开 . ROFF =00,IOIF =0 2.闭合 RoN =0,UAK=0
2. 1. 1 理想开关的开关特性 一、 静态特性 1. 断开 ROFF = ， I OFF = 0 2. 闭合 0 0 RON = ，UAK = 2. 1 半导体二极管 、三极管 和 MOS 管的开关特性 S A K
门电路 二、动态特性 K ● L.开通时间： (断开一闭合) fon =0 2.关断时间：（闭合一断开）1r=0 普通开关：静态特性好，动态特性差 半导体开关：静态特性较差，动态特性好 几百万/秒 几千万/秒
二、动态特性 1. 开通时间： 2. 关断时间： （断开 闭合） （闭合 断开） 普通开关：静态特性好，动态特性差 半导体开关：静态特性较差，动态特性好 几百万/秒 几千万/秒 0 t on = 0 t off = S A K
门电路 2.1.2半导体二极管的开关特性 一、静态特性 Ip/mA 正向 A0- 。K 反向 导通区 阳极 阴极 U(BR) 止区 PN结 0 0.50.7 Up/V 反向 击穿区 1.外加正向电压（正偏） 硅二极管伏安特性 二极管导通（相当于开关闭合）UD≈0.7V 2.外加反向电压（反偏） U,<0.5V 极管截止（相当于开关断开）I,≈0
2. 1. 2 半导体二极管的开关特性 一、静态特性 1. 外加正向电压(正偏) 二极管导通(相当于开关闭合) UD 0.7 V 2. 外加反向电压(反偏) UD 0.5 V 二极管截止(相当于开关断开) I D 0 硅二极管伏安特性 阴极 A 阳极 K PN结 - A K + UD D I P区 N区 + + + + + + + + - - - - - - - - 正向 反向 导通区 截止区 反向 击穿区 0.5 0.7 I D /mA /V 0 U(BR) UD
1电路 二极管的开关作用： 0.7y [例]电路如图所示， 41=-2V或3V 试判别二极管的工作 状态及输出电压。 [解]山1=U1L=-2V二极管截止o=0V 41=U1H=3V二极管导通o=2.3V
D + - uI + - uO 二极管的开关作用： [例] uI = UI L = −2 V uO = 0 V uI = UI H = 3 V uO = 2.3 V 电路如图所示， uI = − 2 V 或 3 V 试判别二极管的工作 状态及输出电压。 二极管截止 二极管导通 [解] 0.7 VD + -
1电路 二、动态特性 电容效应使二极管 1.二极管的电容效应 的通断需要一段延 结电容C, 迟时间才能完成 扩散电容CD 2.二极管的开关时间 tom一开通时间 or一关断时间 fon <forr(t)s 5ns (反向恢复时间)
二、动态特性 1. 二极管的电容效应 结电容 C j 扩散电容 C D 2. 二极管的开关时间 on t of f t 电容效应使二极管 的通断需要一段延 迟时间才能完成 t uI D i t 0 0 (反向恢复时间) ( ) 5 ns o n off rr t t t ≤ ton — 开通时间 toff — 关断时间
门电路 2.1.3半导体三极管的开关特性 一、 静态特性（电流控制型） L.结构、符号和输入、输出特性(Transistor) (1）结构 (2)符号 集电极collector N■ 集电结 基极o base 发射结 发射极emitter NPN
一、静态特性 NPN 2. 1. 3 半导体三极管的开关特性 发射结 集电结 发射极 emitter 基极 base 集电极 collector b iB iC e c (电流控制型) 1. 结构、符号和输入、输出特性 (2) 符号 N N P (Transistor) (1) 结构
门电路 状态 电流关系 条件 (3)输入特性 放大 ic=Bis 发射结正偏 集电结反偏 ig=f(uBE)c 饱和 ic<Bis 临界 I CS=BIBs 两个结正偏 截止 iB≈0，ic≈0 两个结反偏 ic /mA 50 uA (4④)输出特性 40μA 放大区30μ4 ic=f(uce) 204 10 uA 截止区g=0ucEN 468
(3) 输入特性 CE ( ) B uBE u i = f (4) 输出特性 B ( ) C uCE i i = f iC / mA uCE /V 50 µA 40µA 30 µA 20 µA 10 µA iB = 0 0 2 4 6 8 4 3 2 1 放大区 截止区 饱 和 区 0 uCE = uCE 1V 0 uBE /V iB / µA 放大 i 发射结正偏 C= iB 集电结反偏 饱和 i C ＜ iB 两个结正偏 临界 I CS= IBS 截止 iB ≈ 0, iC ≈ 0 两个结反偏 状态 电流关系 条 件
电路 2.开关应用举例 ()4=U=-2V +Vcco(12V) 发射结反偏T截止 2k2 g≈0ic≈0 T 3y2.3k2 B=100 Uo o≈'cc=l2V (2)4=Uu=3y 发射结正偏T导通 放大还 是饱和？
2. 开关应用举例 (1) uI = UI L = −2 V (2) uI = UI H = 3 V 发射结反偏 T 截止 0 0 i B i C uO VCC = 12 V 发射结正偏 T 导通 + − Rc Rb +VCC (12V) + uo − iB iC T uI 3V -2V 2 k 2.3 k = 100 放大还 是饱和？
门电路 饱和导通条件： +Vcc Kec 9+12V R 2k2 名=4- 7 (4E≈0.7V 3y2.3k2 B=100 Uo =3-0.7 u mA =1 mA -2V 2.3 Vcc-Uces Vcc_ 12 mA=0.06m4 B R.·BBR.100×2 因为>IsJ 所以T饱和o=Ucs≤0.3V
b I B E B R u u i − = − = = c CS CC CES B S R I V U I B BS i I T 饱和 饱和导通条件： c CC B B S R V i I + − Rc Rb +VCC +12V + uo − iB iC T uI 3V -2V 2 k 2.3 k = 100 mA 1 mA 2.3 3 0.7 = − = mA 0.06 mA 100 2 12 c C C = = R V ( 0.7 V) uBE 因为 所以 uO = UCES ≤ 0.3 V
门电路 二、动态特性 三极管饱和程度个→1。r个 4/V 3 0 -2 0.9Ics 0.1Ics on 3 0.3
二、动态特性 on t of f t 3-2 t uI / V 0 0.9 ICS 0.1 ICS Ci t 0 uO / V 三极管饱和程度 t off 3 0.3 t 0