《数逻教案》PPT课件

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1、3.1晶体管的开关特性3.1.1晶体二极管开关特性3.1.2晶体三极管开关特性SRV图3-1-1理想开关+-3.1.1晶体二极管开关特性理想开关的特性:(1)开关S断开时,通过开关的电流i=0,这时开关两端点间呈现的电阻为无穷大。(2)开关S闭合时,开关两端的电压v=0,这时开关两端点间呈现的电阻为零。(3)开关S的接通或断开动作瞬间完成。(4)上述开关特性不受其他因素(如温度等)的影响。1.二极管稳态开关特性当外加正向电压时,正向电流随电压的增加按指数规律增加。图中Vth称为正向开启电压或门限电压,也称为阈值电压。iDvDVthISO图3-1-2二极管伏安特性(a)二极管电路

2、表示(b)二极管伏安特性iD+-vD稳态开关特性:电路处于相对稳定的状态下晶体管所呈现的开关特性。二极管的伏安特性方程为:iDvDOiDvDVthO图3-1-2二极管伏安特性(c)理想二极管开关特性(d)二极管特性折线简化当二极管作为开关使用时,可将其伏安特性折线化。当正向偏置时,二极管导通,压降为Vth值,相当于开关闭合;当反向偏置时,二极管截止,流过的电流为反向饱和电流,非常小,相当于开关断开。结论:在稳态情况下,二极管开关特性与理想开关存在一定差异。主要表现为,正向导通时,相当于开关闭合,但两端仍有电位降落;反向截止时,相当于开关断开,存在反向电流。此外,二极管的Vth和

3、IS都与温度有关。通常硅二极管的Vth值取0.7V,锗二极管取0.3V。2.二极管瞬态开关特性电路处于瞬变状态下晶体管所呈现的开关特性。具体的说,就是晶体管在大信号作用下,由导通到截止或者由截止到导通时呈现的开关特性。理想二极管作开关时,在外加跳变电压作用下,由导通到截止或者由截止到导通都是在瞬间完成,没有过渡过程。DRvI+-图3-1-3理想二极管开关特性+-vDiD(a)OvIt(b)OvDtOiDtVFVRVRIF图3-1-4二极管瞬态开关特性OvItOvDtOiDtVFVRt1t2t1t2IF-IRtstftrrtr当t

4、7V(以硅管为例),导通电流iD=IF=(VF-vD)/R≈VF/R。当t=t1时,vI由VF突变为-VR,由于存储电荷的存在,形成漂移电流,iD=(vI-vD)/R≈-VR/R,使存储电荷不断减少。从vI负跳变开始至反向电流降到0.9IR所需的时间,称为存储时间ts。在这段时间内,PN结维持正向偏置,反向电流IR近似不变。●存储时间图3-1-4二极管瞬态开关特性OvItOvDtOiDtVFVRt1t2t1t2IF-IRtstftrrtr●经过ts时间后,反向电流使存储电荷继续消失,空间电荷区逐渐加宽,二极管转为截止状态。反向电流由IR减小至反向饱和电流值,这段时间称为下降时间

5、tf。通常以从0.9IR下降到0.1IR所需时间确定tf。trr=ts+tf称为反向恢复时间。反向恢复时间是影响二极管开关速度的主要原因,是二极管开关特性的重要参数。下降时间反向恢复时间图3-1-4二极管瞬态开关特性OvItOvDtOiDtVFVRt1t2t1t2IF-IRtstftrrtr●在t

6、极管的正向恢复时间,通常用vD的上升时间tr来描述。与trr相比,正向恢复时间可忽略不计。上升时间DRVREF1+-图3-1-5限幅电平为VREF1的串联 下限限幅器及工作波形+-vI(a)(b)OvIt+-vOVREF1OvOtVREF13.二极管开关应用电路(1)限幅电路将输入波形的一部分传送到输出端,而将其余部分抑制掉。常用的有串(并)联上限、下限和双向限幅器。图3-1-5中,当vI>VREF1时,二极管导通,vO≈vI;当vI

7、了下限限幅的功能。演示D1R2VREF2+-+-vI(a)+-vOD2R1VREF1+-A图3-1-6串联双向限幅器及其工作波形(b)OvOtVREF2VAvI串联双向限幅器(假设VREF1

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