信息科技二课时门电路.ppt

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1、一、门电路的概念实现基本逻辑运算和常用复合逻辑运算的电子电路与或非与非或非异或与或非概述与门或门非门与非门或非门异或门与或非门1二、逻辑变量与两状态开关低电平高电平断开闭合高电平3V低电平0V二值逻辑:所有逻辑变量只有两种取值(1或0)。数字电路:通过电子开关S的两种状态(开或关)获得高、低电平，用来表示1或0。3V3V逻辑状态1001S可由二极管、三极管或MOS管实现2三、高、低电平与正、负逻辑负逻辑正逻辑0V5V2.4V0.8V高电平和低电平是两个不同的可以截然区别开来的电压范围。010V5V2.4V0.8V103四、分立元件门电路和集成门电路①分

2、立元件门电路：用分立的元器件和导线连接起来构成的门电路。②集成门电路：把构成门电路的元器件和连线，都制作在一块半导体芯片上，再封装起来。常用：CMOS和TTL集成门电路4五、数字集成电路的集成度一块芯片中含有等效逻辑门或元器件的个数小规模集成电路SSI(SmallScaleIntegration)<10门/片或<100元器件/片中规模集成电路MSI(MediumScaleIntegration)10~99门/片或100~999元器件/片大规模集成电路LSI(LargeScaleIntegration)100~9999门/片或1000~99999元器件/

3、片超大规模集成电路VLSI(VeryLargeScaleIntegration)>10000门/片或>100000元器件/片562.1.1理想开关的开关特性一、静态特性①断开②闭合SAK2.1半导体二极管、三极管和MOS管的开关特性7SAK2.1半导体二极管、三极管和MOS管的开关特性二、动态特性①开通时间：②关断时间：闭合）（断开断开）（闭合普通开关：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8N型半导体在纯净的硅晶体中掺入五价元素（如磷）N型半导体多余电子磷原子(施主原子)硅原子SiPSiSi2.1.2半导体二

4、极管的开关特性补充：9N型半导体的特点：1)有两种载流子，即自由电子和空穴。自由电子是多子，空穴是少子；2)主要靠自由电子导电。+N型硅表示正离子，施主原子10P型半导体在纯净的硅晶体中掺入三价元素（如硼）P型半导体硼原子（受主原子）SiSiSiB硅原子空穴11P型半导体的特点：1)有两种载流子，即自由电子和空穴。空穴是多子，自由电子是少子；2)主要靠空穴导电。P型硅表示负离子，受主原子123.PN结的形成扩散运动：物质由浓度高向浓度低的地方运动。（多子运动）扩散到P区的自由电子与空穴复合扩散到N区的空穴与自由电子复合P区出现负离子区N区出现正离子区

5、空间电荷区形成内电场13扩散运动加剧，空间电荷区加宽，内电场增强，其方向由N区指向P区，正好阻止扩散运动的进行。漂移运动：在电场力作用下，载流子的运动。（少子运动）空穴P区自由电子N区无外电场和其他激发条件下：参与扩散运动的多子数目=参与漂移运动的少子数目达到动态平衡，形成PN结PN结的结电压为Uh0；N区P区P、N区杂质浓度相等对称结；不等不对称结；空间电荷区又称耗尽层，厚度固定不变。144.PN结的单向导电性在PN结两端外加电压，破坏了平衡条件：扩散电流≠漂移电流PN结有电流流过1）外加正向电压（P区加正、N区加负电压）－－－－+++

6、+PN+_正向电流空间电荷区变薄内电场减弱，使扩散加强，扩散飘移，正向电流大2）外加反向电压（P区加负、N区加正电压）－－－－++++PN-+反向电流饱和电流很小空间电荷区变宽－－－－++++内电场加强，使扩散停止，有少量飘移，反向电流很小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)②外加反向电压(反偏)二极管截止(相当于开关断开)硅二极管伏安特性阴极A阳极KPN结-AK+P区N区++++++++--------正向导通区反向截止区反向击穿区0.50.7/mA/V01.结构示意图、符号和伏安特性17D

7、+-+-2.二极管的开关作用：[例]uO=0VuO=2.3V电路如图所示，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]D0.7V+-18二、动态特性1.二极管的电容效应结电容Cj扩散电容CD2.二极管的开关时间电容效应使二极管的通断需要一段延迟时间才能完成tt00(反向恢复时间)≤ton—开通时间toff—关断时间1920一、静态特性NPN2.1.3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collectorbiBiCec(电流控制型)1.结构、符号和输入、输出特性NNP(Transistor)(1)结构示

8、意图和符号21becRcRb三极管中载流子运动过程IEIB1.发射发射区的电子越过发射结扩散到