最新第02章-门电路教学讲义PPT课件.ppt

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1、第02章-门电路半导体基础知识（1）本征半导体：纯净的具有晶体结构的半导体。常用：硅Si，锗Ge两种载流子半导体基础知识（2）杂质半导体N型半导体多子：自由电子少子：空穴半导体基础知识（4）PN结的单向导电性外加反向电压半导体基础知识（5）PN结的伏安特性正向导通区反向截止区反向击穿区K:波尔兹曼常数T:热力学温度q:电子电荷第二章门电路2.1概述门电路：实现基本运算、复合运算的单元电路，如与门、与非门、或门……门电路中以高/低电平表示逻辑状态的1/0获得高、低电平的基本原理高/低电平都允许有一定的变化范围正逻辑：高电平表示1，低电平表示0负逻辑：高电平表示0，低电平表示12.2半导体二极管

2、和三极管的开关特性2.2.1半导体二极管的结构和外特性2.2.2半导体三极管的开关特性2.2.1半导体二极管的结构和外特性（Diode）二极管的结构：PN结+引线+封装构成PN二极管的开关特性：高电平：VIH=VCC低电平：VIL=0VI=VIH,D截止，VO=VOH=VCCVI=VIL,D导通，VO=VOL=0.7V二极管的开关等效电路：二极管的动态电流波形：一、双极型三极管的开关特性（BJT,BipolarJunctionTransistor）二、场效应管（MOS管）的开关特性（Field-Effect-Transistor，Metal-Oxide-Semiconductor）2.2.2

3、半导体三极管的开关特性（Transistor）双极型三极管的结构管芯+三个引出电极+外壳基区薄低参杂发射区高参杂集电区低参杂以NPN为例说明工作原理：当VCC》VBBbe正偏,bc反偏e区发射大量的电子b区薄，只有少量的空穴bc反偏，大量电子形成IC1、三级管的输入特性曲线（NPN）VON：开启电压硅管，0.5~0.7V锗管，0.2~0.3V近似认为:VBE0.7V以后，基本为水平直线特性曲线分三个部分放大区：条件VCE>0.7V,iB>0,iC随iB成正比变化，ΔiC=β

4、ΔiB饱和区：条件VCE<0.7V,iB>0,VCE很低，ΔiC随ΔiB增加变缓，趋于“饱和”截止区：条件VBE=0V,iB=0,iC=0,c—e间“断开”3、双极型三极管的基本开关电路：只要参数合理：VI=VIL时，T截止，VO=VOHVI=VIH时，T导通，VO=VOL工作状态分析：图解分析法：4、三极管的开关等效电路截止状态饱和导通状态5、动态开关特性：从二极管已知，PN结存在电容效应在饱和与截止两个状态之间转换时，iC的变化将滞后于VI，则VO的变化也滞后于VI二、MOS管的开关特性1、MOS管的结构S(Source)：源极G(Gate)：栅极D(Drain)：漏极B(Substrat

5、e):衬底金属层氧化物层半导体层PN结以N沟道增强型为例：以N沟道增强型为例：当加+VDS时，VGS=0时，D-S间是两个背向PN结串联，iD=0加上+VGS，且足够大至VGS>VGS(th),D-S间形成导电沟道（N型层）开启电压2、输入特性和输出特性输入特性：直流电流为0，看进去有一个输入电容CI，对动态有影响输出特性：iD=f(VDS)对应不同的VGS下得一族曲线漏极特性曲线（分三个区域）截止区恒流区可变电阻区漏极特性曲线（分三个区域）截止区：VGS109Ω漏极特性曲线（分三个区域）恒流区：iD基本上由VGS决定，与VDS关系不大漏极特性曲线（分三个

6、区域）可变电阻区：当VDS较低（近似为0），VGS一定时，这个电阻受VGS控制、可变。MOS管的基本开关电路开关等效电路OFF，截止状态ON，导通状态5、MOS管的四种类型增强型耗尽型大量正离子导电沟道2.3最简单的与、或、非门电路2.3.1二极管与门设VCC=5V加到A,B的VIH=3VVIL=0V二极管导通时VDF=0.7VABY0V0V0.7V0V3V0.7V3V0V0.7V3V3V3.7VABY000010100111规定3V以上为10.7V以下为02.3.2二极管或门设VCC=5V加到A,B的VIH=3VVIL=0V二极管导通时VDF=0.7VABY0V0V0V0V3V2.3V3V0

7、V2.3V3V3V2.3VABY000011101111规定2.3V以上为10V以下为0二极管构成的门电路的缺点电平有偏移带负载能力差只用于IC内部电路2.3.3三极管非门（反相器）三极管的基本开关电路就是非门实际应用中，为保证VI=VIL时T可靠截止，常在输入接入负压参数合理？VI=VIL时，T截止，VO=VOHVI=VIH时，T截止，VO=VOL例2.3.1：计算参数设计是否合理5V-8V3.