吕意 电路 3.0半导体二极管、三极管 和Mos管的开关特性 3.0.1理想开关的开关特性→ ideal? 静态特性 1.断开 K ROFF =00, LOFF=0 2.闭合 ON =0,UAK=0
3. 0. 1 理想开关的开关特性 → ideal ? 一、 静态特性 1. 断开 0 ROFF = ，I OFF = 0 0 RON = ，UAK = 2. 闭合 3.0 半导体二极管 、三极管 和 MOS 管的开关特性 S A K
吕意 电路 二、动态特性 A 1.开通时间: (断开一闭合)ton=0 2.关断时间:(闭合一断开)to=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
吕意 电路 3.0.2半导体二极管的开关特性 、静态特性 In/mA 正向 A。P区:=-|+N区。K 反向 导通区 阳极 阴极 截止区 PN结 (BR 00.50.7 干D Un/V A.计。K 反向 击穿区 D 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) Un<05V 二极管截止(相当于开关断开) D ≈0
3. 0. 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
吕意 电路 二极管的开关作用: 0.7V [例]电路如图所示, l1=-2V或3V 试判别二极管的工作认 mo 状态及输出电压。 [解]u1=U1=-2V二极管截止o=0V L1=U1u=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 + -
吕意 电路 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 0 On 一开通时间 D tm-关断时间 0 on<<tor(tr)≤5ns (反向恢复时间) off
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
吕意 电路 3.0.3半导体三极管的开关特性 静态特性(电流控制型) 1.结构、符号和输入、输出特性( Transistor) (1)结构 (2)符号 集电极 collector C CBE 集电结 基极。P b base 发射结 发射极 emitter NPN
一、静态特性 NPN 3. 0. 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
吕意 路 状态电流关系 条件 (3)输入特性 放大ic=Bi 发射结正偏 集电结反偏 in=f(ue)lr临界1s=Bs 两个结正偏 饱和ic<Bi 截止i≈0,≈0两个结反偏 icma 50 LA (4)输出特性 40uA 放大区30μA f(ucE 20 HA 10 LA 截止区 IB CE 0 68
(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 临界 I CS= IBS 两个结正偏 截止 iB ≈ 0, iC ≈ 0 两个结反偏 状态 电流关系 条 件
吕意 电路 2.开关应用举例 (1)n1=U=-2V +c(12V) 发射结反偏T截止 R2 kS C IB 0 ≈0 T 3V23k B=100o ≈V=12V . 2V (2)1=U=3V 发射结正偏T导通 放大还是饱和? 可,我先得计算计算再
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 呵,我先得计算计算再说! + − Rc Rb +VCC (12V) + uo − iB iC T uI 3V -2V 2 k 2.3 k = 100 放大还是饱和？
电路 饱和导通条件 CC +12v CC) R 2 kQ BS BR C R R(an0.7V)/+ BE 3V23 B=100L 3-0.7 mA=lmA-2V 2.3 Vec=U cC ECE CC 12 ≈ BS mA=o.06 mA BR·BBR100×2 因为iB>lBs所以T饱和lo=Ucrs0.3V
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： CC B BS c ? V i I R + − 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 BE u BE u
吕意 电路 二、动态特性三极管饱和程度个→t↑ 302 极管切止程度个→t个 0.9 ECS 0.I 0 3pt。s off 0.3 0
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 on 三 极 管 切 止 程 度 t