2.1 脉冲基础知识和二极管的开关特性

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二极管的开关特性

第一节二极管的开关特性一般而言，开关器件具有两种工作状态：第一种状态被称为接通，此时器件的阻抗很小，相当于短路；第二种状态是断开，此时器件的阻抗很大，相当于开路。

在数字系统中，晶体管基本上工作于开关状态。

对开关特性的研究，就是具体分析晶体管在导通和截止之间的转换问题。

晶体管的开关速度可以很快，可达每秒百万次数量级，即开关转换在微秒甚至纳秒级的时间内完成。

二极管的开关特性表现在正向导通与反向截止这样两种不同状态之间的转换过程。

二极管从反向截止到正向导通与从正向导通到反向截止相比所需的时间很短，一般可以忽略不计，因此下面着重讨论二极管从正向导通到反向截止的转换过程。

一、二极管从正向导通到截止有一个反向恢复过程在上图所示的硅二极管电路中加入一个如下图所示的输入电压。

在0―t1时间内，输入为+V F，二极管导通，电路中有电流流通。

设V D为二极管正向压降（硅管为0.7V左右），当V F远大于V D时，V D可略去不计，则在t1时，V1突然从+V F变为-V R。

在理想情况下，二极管将立刻转为截止，电路中应只有很小的反向电流。

但实际情况是，二极管并不立刻截止，而是先由正向的I F变到一个很大的反向电流I R=V R／R L，这个电流维持一段时间t S后才开始逐渐下降，再经过t t后，下降到一个很小的数值0.1I R，这时二极管才进人反向截止状态，如下图所示。

通常把二极管从正向导通转为反向截止所经过的转换过程称为反向恢复过程。

其中t S 称为存储时间，t t称为渡越时间，t re=t s+t t称为反向恢复时间。

由于反向恢复时间的存在，使二极管的开关速度受到限制。

二、产生反向恢复过程的原因——电荷存储效应产生上述现象的原因是由于二极管外加正向电压V F时，载流子不断扩散而存储的结果。

当外加正向电压时Ｐ区空穴向Ｎ区扩散，Ｎ区电子向Ｐ区扩散，这样，不仅使势垒区（耗尽区）变窄，而且使载流子有相当数量的存储，在Ｐ区内存储了电子，而在Ｎ区内存储了空穴，它们都是非平衡少数载流于，如下图所示。

脉冲电路基础知识

知识梳理本项目中的实验主要完成了波形变换电路微分
电路和积分电路的测试以及晶体管开关特性的检验，在学习过程和实验过程中，要求学生在掌握基本理论的同时，能动手实践，并能设计出相应的实验，进行知识的综合运用。
问题与思考 1.什么是脉冲信号？ 2.什么是二极管的开通时间和反向恢复时间？影响二极管开关速度的主要是哪一个？
任务一 RC电路的应用
1 脉冲基础知识
如图2-1-1所示，这种瞬间突然变化、作用时间极短的电压或电流称为脉冲信号，简称脉冲。在脉冲技术中最常使用的是矩形脉冲波，简称矩形波，其主要参数如图2-1-2所示：
任务一 RC电路的应用
图2-1-1常见2-1-2矩形脉冲电压参数
Vm：脉冲幅度 tr: 脉冲上升时间
tf: 脉冲下降时间 tP：脉冲宽度 T：脉冲周期
任务一 RC电路的应用
2 微分电路
微分电路是脉冲电路中常用的一种波形变换电路，能够把矩形波变换成一对正、负极性的尖峰脉冲波。
任务一 RC电路的应用
微分电路的形式，如图2-1-3和图2-1-4所示。具体特点：
电子线路实验与实训
脉冲电路基础知识
脉冲电路就是脉冲波形的产生、整形和变换的电路。脉冲电路是由两部分组成:惰性电路和开关。开关的作用是破坏稳态,使电路出现暂态。在数字电路中分别以“1”状态和“0”状态表示高电平和低电平,此时电信号的波形是非正弦波。通常，把瞬间突然变化、作用时间极短的电压或电流称为脉冲信号，简称为脉冲。
由图c波形示意图，对三极管的开关时间规定如下： 1.开通时间ton:是指三极管输入开通信号瞬间开始
至ic上升到0.9ICS所需的时间。 2.关闭时间toff：是指三极管输入关闭信号瞬间开

二极管基础知识

二极管基础知识-分类,应用，特性，原理，参数二极管的特性与应用几乎在所有的电子电路中，都要用到半导体二极管，它在许多的电路中起着重要的作用，它是诞生最早的半导体器件之一，其应用也非常广泛。

二极管的应用1、整流二极管利用二极管单向导电性，可以把方向交替变化的交流电变换成单一方向的脉动直流电。

2、开关元件二极管在正向电压作用下电阻很小，处于导通状态，相当于一只接通的开关；在反向电压作用下，电阻很大，处于截止状态，如同一只断开的开关。

利用二极管的开关特性，可以组成各种逻辑电路。

3、限幅元件二极管正向导通后，它的正向压降基本保持不变（硅管为0.7V，锗管为0.3V）。

利用这一特性，在电路中作为限幅元件，可以把信号幅度限制在一定范围内。

4、继流二极管在开关电源的电感中和继电器等感性负载中起继流作用。

5、检波二极管在收音机中起检波作用。

6、变容二极管使用于电视机的高频头中。

二极管的工作原理晶体二极管为一个由p型半导体和n型半导体形成的p-n结，在其界面处两侧形成空间电荷层，并建有自建电场。

当不存在外加电压时，由于p-n 结两边载流子浓度差引起的扩散电流和自建电场引起的漂移电流相等而处于电平衡状态。

当外界有正向电压偏置时，外界电场和自建电场的互相抑消作用使载流子的扩散电流增加引起了正向电流。

当外界有反向电压偏置时，外界电场和自建电场进一步加强，形成在一定反向电压范围内与反向偏置电压值无关的反向饱和电流I0。

当外加的反向电压高到一定程度时，p-n结空间电荷层中的电场强度达到临界值产生载流子的倍增过程，产生大量电子空穴对，产生了数值很大的反向击穿电流，称为二极管的击穿现象。

二极管的类型二极管种类有很多，按照所用的半导体材料，可分为锗二极管（Ge管）和硅二极管（Si管）。

根据其不同用途，可分为检波二极管、整流二极管、稳压二极管、开关二极管、隔离二极管、肖特基二极管、发光二极管等。

按照管芯结构，又可分为点接触型二极管、面接触型二极管及平面型二极管。

二极管、三极管的开关特性

C断，F灭
断“0”
合“1” 亮“1”
灭“0”
A 0 0 0 0 1 1 1 1
B 0 0 1 1 0 0 1 1
C 0 1 0 1 0 1 0 1
F 0 0 0 1 0 1 0 1
逻辑函数式
F =（A+B）C
二极管构成的与门
A 0 0 1 1 二极管构成的或门 A 0 0 1 1 B 0 1 0 1 Z 0 1 1 1 B 0 1 0 1 Z 0 0 0 1
VO
c
RB b Vi N N P
0 VCC RC Vi RB
IC ≠β IB 这时候三极管进入饱和状态。此时输出电压VO接近于 0。
IB
e
相当于C-E间直通。实际的三极管在饱和状态下CE间是有一定电压的，一般为 0.2V，这个电压称为三极管的饱和电压。
（1）截止
c b
（2）饱和
c b 0.7V
F
或逻辑运算符，也有 N个输入：用“∨”、“∪”表逻辑表达式示 F= A + B+ ...+
F= A + B
N
非逻辑
当决定某一事件的条件满足时，事件不发生；反之事件发生，
非逻辑真值表 A F 0 1 1 0
逻辑表达式
“-”非逻辑运算符
F= A
逻辑符号 1 A
F
三、复合逻辑运算与非逻辑运算或非逻辑运算与或非逻辑运算
A
B
=1
F
二极管与门电路工作原理
A、B中有一个或一个以上为低电平0V 则输出F就为低
3V 0V 3V 3V A 0V 0V 3V 3V B 0V 3V 0V 3V
0V 3V

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数字逻辑第四版（欧阳星明著）课后习题答案下载数字逻辑第四版（欧阳星明著）课后答案下载第1章基础概念11.1概述11.2基础知识21.2.1脉冲信号21.2.2半导体的导电特性41.2.3二极管开关特性81.2.4三极管开关特性101.2.5三极管3种连接方法131.3逻辑门电路141.3.1DTL门电路151.3.2TTL门电路161.3.3CML门电路181.4逻辑代数与基本逻辑运算201.4.1析取联结词与正“或”门电路201.4.2合取联结词与正“与”门电路211.4.3否定联结词与“非”门电路221.4.4复合逻辑门电路221.4.5双条件联结词与“同或”电路241.4.6不可兼或联结词与“异或”电路241.5触发器基本概念与分类251.5.1触发器与时钟271.5.2基本RS触发器271.5.3可控RS触发器291.5.4主从式JK触发器311.5.5D型触发器341.5.6T型触发器37习题38第2章数字编码与逻辑代数392.1数字系统中的编码表示392.1.1原码、补码、反码412.1.2原码、反码、补码的运算举例472.1.3基于计算性质的几种常用二-十进制编码48 2.1.4基于传输性质的几种可靠性编码512.2逻辑代数基础与逻辑函数化简572.2.1逻辑代数的基本定理和规则572.2.2逻辑函数及逻辑函数的表示方式592.2.3逻辑函数的标准形式622.2.4利用基本定理简化逻辑函数662.2.5利用卡诺图简化逻辑函数68习题74第3章数字系统基本概念763.1数字系统模型概述763.1.1组合逻辑模型773.1.2时序逻辑模型773.2组合逻辑模型结构的数字系统分析与设计81 3.2.1组合逻辑功能部件分析813.2.2组合逻辑功能部件设计853.3时序逻辑模型下的数字系统分析与设计923.3.1同步与异步933.3.2同步数字系统功能部件分析943.3.3同步数字系统功能部件设计993.3.4异步数字系统分析与设计1143.4基于中规模集成电路(MSI)的数字系统设计1263.4.1中规模集成电路设计方法1263.4.2中规模集成电路设计举例127习题138第4章可编程逻辑器件1424.1可编程逻辑器件(PLD)演变1424.1.1可编程逻辑器件(PLD)1444.1.2可编程只读存储器(PROM)1464.1.3现场可编程逻辑阵列(FPLA)1484.1.4可编程阵列逻辑(PAL)1494.1.5通用阵列逻辑(GAL)1524.2可编程器件设计1604.2.1可编程器件开发工具演变1604.2.2可编程器件设计过程与举例1604.3两种常用的HDPLD可编程逻辑器件164 4.3.1按集成度分类的可编程逻辑器件164 4.3.2CPLD可编程器件1654.3.3FPGA可编程器件169习题173第5章VHDL基础1755.1VHDL简介1755.2VHDL程序结构1765.2.1实体1765.2.2结构体1805.2.3程序包1835.2.4库1845.2.5配置1865.2.6VHDL子程序1875.3VHDL中结构体的描述方式190 5.3.1结构体的行为描述方式190 5.3.2结构体的数据流描述方式192 5.3.3结构体的结构描述方式192 5.4VHDL要素1955.4.1VHDL文字规则1955.4.2VHDL中的数据对象1965.4.3VHDL中的数据类型1975.4.4VHDL的运算操作符2015.4.5VHDL的预定义属性2035.5VHDL的顺序描述语句2055.5.1wait等待语句2055.5.2赋值语句2065.5.3转向控制语句2075.5.4空语句2125.6VHDL的并行描述语句2125.6.1并行信号赋值语句2125.6.2块语句2175.6.3进程语句2175.6.4生成语句2195.6.5元件例化语句2215.6.6时间延迟语句222习题223第6章数字系统功能模块设计2556.1数字系统功能模块2256.1.1功能模块概念2256.1.2功能模块外特性及设计过程2266.2基于组合逻辑模型下的VHDL设计226 6.2.1基本逻辑门电路设计2266.2.2比较器设计2296.2.3代码转换器设计2316.2.4多路选择器与多路分配器设计2326.2.5运算类功能部件设计2336.2.6译码器设计2376.2.7总线隔离器设计2386.3基于时序逻辑模型下的VHDL设计2406.3.1寄存器设计2406.3.2计数器设计2426.3.3并/串转换器设计2456.3.4串/并转换器设计2466.3.5七段数字显示器(LED)原理分析与设计247 6.4复杂数字系统设计举例2506.4.1高速传输通道设计2506.4.2多处理机共享数据保护锁设计257习题265第7章系统集成2667.1系统集成基础知识2667.1.1系统集成概念2667.1.2系统层次结构模式2687.1.3系统集成步骤2697.2系统集成规范2717.2.1基于总线方式的互连结构2717.2.2路由协议2767.2.3系统安全规范与防御2817.2.4时间同步2837.3数字系统的非功能设计2867.3.1数字系统中信号传输竞争与险象2867.3.2故障注入2887.3.3数字系统测试2907.3.4低能耗系统与多时钟技术292习题295数字逻辑第四版（欧阳星明著）：内容提要点击此处下载数字逻辑第四版（欧阳星明著）课后答案数字逻辑第四版（欧阳星明著）：目录本书从理论基础和实践出发，对数字系统的基础结构和现代设计方法与设计手段进行了深入浅出的论述，并选取作者在实际工程应用中的一些相关实例，来举例解释数字系统的设计方案。

二极管的基础知识和参数选择

二极管的基础知识和参数选择二极管（Diode）是一种用于电路中的电子元件，具有只允许电流单向通过的特性。

它由一个P型半导体和一个N型半导体构成，通过简单的PN结构实现。

本文将介绍二极管的基础知识和参数选择。

一、二极管的工作原理二极管通过PN结构实现单向导电。

当二极管处于正向偏置（即P型半导体为正电压，N型半导体为负电压）时，电子从N型区域跨越PN结，进入P型区域。

同时P型区域的空穴也会从P型区域跨越PN结，进入N型区域。

这样形成了电流通过的路径，二极管处于导通状态。

而当二极管处于反向偏置（即P型半导体为负电压，N型半导体为正电压）时，电子和空穴都受到电场的阻挡，无法通过PN结，此时二极管处于截止状态。

二、二极管的常见参数1. 正向电压降（Forward Voltage Drop，VF）：正向电压降是指二极管在正向偏置时，所需的最小电压，才能使其开始导通。

不同材料和型号的二极管正向电压降会有所不同。

2. 反向击穿电压（Reverse Breakdown Voltage，VR）：反向击穿电压是指二极管在反向偏置时，达到截止状态的最大电压。

超过这个电压，二极管会发生击穿，形成可导通通路。

3. 最大正向电流（Maximum Forward Current，IFM）：最大正向电流是指二极管正向导通时，能够通过的最大电流。

超过了这个电流，二极管可能发生过热损坏。

4. 最大功耗（Maximum Power Dissipation，Pd）：最大功耗是指二极管能够承受的最大功率。

超过了这个功率，二极管可能发生过热损坏。

5. 反向恢复时间（Reverse Recovery Time，TRR）：反向恢复时间是指二极管由导通状态切换到截止状态所需的时间。

这个时间越短，二极管切换的速度越快。

1. 整流器（Rectifier）：二极管最常见的应用是作为整流器，将交流电转换成直流电。

在选择二极管时，需要考虑其正向电压降和最大正向电流，以确保能够满足所需的电压和电流要求。

二极管开关电路特性及原理详解

二极管开关电路特性及原理详解二极管开关特性在数字电子技术门电路中，在脉冲信号的作用下，二极管时而导通，时而截止，相当于开关的“接通”和“关断”。

二极管由截止到开通所用的时间称为开通时间，由开通到截止所用的时间称为关断时间。

研究其开关特性，就是分析导通和截止转换快慢的问题，当脉冲信号频率很高时，开关状态变化的速率就高。

作为一种开关器件，其开关的速度越快越好，但是二极管是由硅或锗等半导体材料通过特殊工艺制成的电子器件，有一个最高极限工作速度，当开关速度大于极限工作速度，二极管就不能正常工作。

要使二极管安全可靠快速地工作，外界的脉冲信号高低电平的转换频率要小于二极管开关的频率。

如图1所示，输入端施加一脉冲信号Vi，其幅值为+V1和-V2。

当加在二极管两端的电压为+V1，二极管导通；当加在二极管两端的电压为-V2，二极管截止，输入、输出波形如图2所示。

二极管两端的电压由正向偏置+V1变为反向偏置-V2时，二极管并不瞬时截止，而是维持一段时间ts后，电流才开始减小，再经tf后，反向电流才等于静态特性上的反向漂移电流I0，其值很小。

ts称为存贮时间，tf称为下降时间，ts+tf=trr称为关断时间。

二极管两端的电压由反向偏置-V2变为正向偏置+V1时，二极管也不是瞬时导通，而是经过导通延迟时间和上升时间后才稳定导通，这段时间称为开通时间。

显然二极管的导通和截止时刻总是滞后加于其两端高、低电平的时刻。

二极管从截止转为正向导通的开通时间，与从导通转向截止时的关断时间相比很小，其对开关速度的影响很小，在分析讨论中主要考虑关断时间的影响。

二极管开关时间延迟原因分析在半导体中存在两种电流，因载流子浓度不同形成的电流为扩散电流，依靠电场作用形成的电流为漂移电流。

当把P型半导体和N型半导体靠近，在两种半导体的接触处，因为载流子浓度差就会产生按指数规律衰减的扩散运动。

在扩散过程中，电子和空穴相遇就会复合，在交界处产生内电场，内电场会阻止扩散运动的进行，而促进漂移运动，最终，扩散运动和漂移运动达到动态平衡。

二极管的开关应用原理

二极管的开关应用原理1. 引言二极管是电子元件中常见的一种，其应用范围广泛。

在其中一种应用中，二极管被用作开关。

本文将介绍二极管的开关应用原理。

2. 二极管介绍二极管是由半导体材料制成的，具有两个引线，被称为阳极和阴极。

它的主要特性是只允许电流在一个方向上通过，即正向偏置时电流通过，反向偏置时电流被阻断。

3. 二极管的开关特性当二极管处于正向偏置时，即阳极连接到正电压，阴极连接到负电压时，二极管将允许电流通过。

这种状态下，二极管处于导通状态，起到开关的作用。

4. 二极管的开关应用二极管的开关应用主要体现在以下几个方面：4.1 电子开关二极管的特性使其成为电子开关的理想选择。

通过控制正向偏置和反向偏置的状态，可以实现电路的开关控制。

例如，在数字电子电路中，二极管被用来实现逻辑门的功能，从而控制信号的传输和处理。

4.2 整流器二极管的整流特性使其成为电源电路中常用的组件。

当交流信号通过二极管时，只有一个方向的信号被通过，而另一个方向的信号被阻断。

这样可以将交流信号转换为直流信号，在电路中实现整流功能。

4.3 保护措施二极管的单向导电特性使其成为保护电路中的重要组成部分。

在电路中添加二极管可以防止反向电压和反向电流对其他元件造成损坏。

例如，在电路中用二极管来保护灯泡或其他负载，当反向电压出现时，二极管会阻止其通过，从而保护负载免受损坏。

4.4 脉冲发生器二极管的非线性特性使其能够产生脉冲信号。

通过将电容与二极管和电阻串联，当二极管反向偏置时，电容会逐渐充电并在其达到临界电压时使电阻分流。

这将导致电容快速放电，从而产生一个脉冲信号。

5. 总结二极管作为开关的应用原理主要体现在其单向导电特性和非线性特性上。

其开关特性使其成为电子开关、整流器、保护措施和脉冲发生器的重要组件。

了解二极管的开关应用原理对于电子工程师和电路设计者来说是必要的，有助于实现灵活的电路设计和应用。

以上是对二极管的开关应用原理的介绍，希望对读者有所帮助。

二极管的开关特性

•在t1 时，突然I ＝－VR时，
IF
电路中电流 i = ?
通常将二极管从导通转为截止所 -IR
需的时间称为反向恢复时间:
0.1IR
t
ts tt
tre= ts+tt
存储时间渡越时间
二、二极管的动态特性
1.二极管从正向导通到反
向截止的过程
+
P 区势垒区
•正向（饱和）电流愈大，电荷的浓度分布梯度愈大，存储的电荷愈多，电荷消散所需的时间也愈长。
结论：二极管的开通时间与反向恢复时间相比很小，可以忽略不计。二极管的动态特性主要考虑反向恢复时间。
end
2.1 二极管的开关特性
一、数字电路中，二极管工作在开关状态：
• 二极管正向导通时：导通电阻很小，两端相当于短路； • 二极管反向截止时：等效电阻很大，两端相当于开路。
• 二极管的开关特性表现在正向导通和反向截止状态之间的转换过程（即动态特性）：
当脉冲信号的频率很高时，开关状态的变化速度很快，每秒可达百万次，这就要求器件的开关转换速度要在微秒甚至纳秒内完成。
•产生反向恢复的过程的原因：存储电荷消散需要时间
•反向恢复时间一般在纳秒数量级。
P 区的电子浓度分布
N区 -
N 区的空穴浓度分布
二、二极管的动态特性
1.二极管从反向截止到正向导通的过程
•二极管从截止转为正向导通所需的时间称为开通时间。 •原因是：PN结加正偏电压时，其正向压降很小，比VF小得多，故电路中的正向电流IF VF / RL 。主要由外电路参数决定。
二、二极管的动态特性
1.二极管从正向导通到反向截止的过程
D
vi

脉冲与数字电路第三章门电路

8>其他：
工作温度：军品（54系列） –55 ~ +125摄氏度
民品（74系列） 0 ~ +70摄氏度
工作电压：推荐值 5V
极限值+-0.5
功耗：PH=ICCHVCC
PL=ICCLVCC
平均功耗P=(PL+ PH)/2
5、晶体管-晶体管逻辑门(TTL)
标准TTL门: 低电平<0.8V,高电平〉2V
结论：1.TTL电路的输入不能为负； 2.TTL门电路的输入端在输入低电平时
电流高于输入为高电平的电流。
6、TTL逻辑门外部特性和参数转移特性曲线
1>域值电平：1.0V(LS),1.4V（标准） 2>关门电平：VOFF=VILMAX=0.8V
3>开门电平: VON=VIHMIN=2.0V
驱动同类门数目少；传输延迟大，已淘汰。
2、二极管-晶体管逻辑门(DTL)
电路符号
特点：输出高电平时，驱动的同类门输入二极管截止，
不影响负载能力。传输延迟也较大，已淘汰。
3、晶体管-晶体管逻辑门(TTL) 1>标准TTL门
低电平<0.8V
高电平〉2V
特点：可以提供较大的输出拉电流和灌电流。传输延迟大，功耗大。
4、 TTL逻辑门外部特性和参数
1>域值电平： 1.0V(LS),1.3V(S),1.5V(F),1.4V（标准） 2>关门电平：VOFF=VILMAX=0.8V 3>开门电平: VON=VIHMIN=2.0V 4>高电平噪声容限：VNH= VOHMIN - VIHMIN 5>低电平噪声容限: VNL= VILMAX – VOLMAX 6>输入输出特性和参数(p88) VILMAX, VIHMIN,VOLMAX, VOHMIN IILMAX,IIHMAX,IOLMAX,IOHMAX

二极管开关电路

二极管开关电路二极管开关电路是一种常见的电路类型，它利用二极管的导通和截止特性实现对电流的控制。

在本文中，我们将详细介绍二极管开关电路的原理、应用以及一些相关的注意事项。

一、二极管开关电路的原理二极管是一种具有非线性伏安特性的器件。

当二极管处于正向偏置时，即正极连接到P区，负极连接到N区时，二极管处于导通状态。

此时，电流可以顺利通过二极管。

而当二极管处于反向偏置时，即正极连接到N区，负极连接到P区时，二极管处于截止状态。

此时，电流基本无法通过二极管。

利用二极管的导通和截止特性，我们可以构建出二极管开关电路。

在电路中，将二极管连接在负载元件的电路路径上，通过控制二极管的工作状态来控制负载元件的通断。

当二极管处于导通状态时，电流可以顺利通过负载元件，实现通路；而当二极管处于截止状态时，电流无法通过负载元件，实现断路。

二、二极管开关电路的应用1. 保护电路二极管开关电路常常被用作保护电路。

在一些特定的电路设计中，为了避免电流逆向流入，我们可以将二极管连接在电路路径上，作为一个开关元件。

当电流逆向流入时，二极管进入截止状态，以阻断电流的流动，实现对电路的保护作用。

2. 脉冲电路二极管开关电路也可用于脉冲电路中。

在一些需要产生特定脉冲信号的应用中，我们可以利用二极管的导通和截止特性，通过控制电源电压和信号的输入来实现脉冲的生成和控制。

3. 交流电源在交流电源的设计中，为了实现直流电的转换，二极管开关电路也是必不可少的。

通过采用适当的控制电路，我们可以将交流电源输出的交流信号转换为直流信号，以满足不同设备对电源的要求。

4. 电子开关二极管开关电路还可用作电子开关。

当需要控制电路或设备的启动和停止时，我们可以利用二极管开关电路来实现电路的断开和闭合。

这种电子开关具有快速响应、可靠性好等特点，广泛应用于各种电子设备中。

三、二极管开关电路的注意事项在设计和使用二极管开关电路时，我们需要注意以下几点：1. 二极管的工作电压和电流：选择适合的工作电压和电流范围的二极管，以确保电路的正常工作和长寿命。

004-双极晶体管(2a1)--频率特性及开关特性

n
此时基区的电流分布
xMC
IC
VCB
vcb t
P151
下x 页集电结渡越过程
ine xME
IE
i pe
xMC
IC
iCTe
VBE
vbe t IB
VCB
vcb t
交流电流通过Xmc时，不仅幅度衰减，而且产生相位延迟，
原因是：
电流通过空间电荷区时会对空间电荷区的分布产生影响；当交变电流通过Xmc时，其分布便随时间而不断变化。
a、与发射结反向注入电流的复合； b、在基区输运过程中在基区体内的复合。所以直流电流的传输过程也可以用下图简单描述:
对于交流小信号电流，其传输过程与直流情况又很大不同见下页
我们将交流小信号电流的传输过程分为以下几个子过程：
IE
IC
ICBO
IB
以上是我们对交流小信号电流在晶体管内传输过程的定性分析，相比直流电流的传输，交流小信号电流在整个传输过程中要多考虑以下四个问题：
成交流电子电流向集电极传输时比直流时多一部分损失。
所以此时发射机交流小信号电流由三部分组成：
定义交流发射效率为：
p151
显然，信号频率越高，结电容分流电流越大，交流发射效
率越低。
此外，由于电容充放电需要时间，从而使电流传输过程产
生延迟。
下页基区输运过程
ine xME
IE
i pe
iCTe
VBE
vbe t IB
所需的时间都很小，反向恢复时间是影响开关速度的主要因素。
U1
T1
反向恢复过程的存在使二极管使用，因为如果反向脉冲的持续时
I1
tr
间比反向恢复时间短，则二极管在

4、脉冲技术基础知识

Date: 2013-7-26
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2.2.4．工作原理
VA＝0V，VB＝0V，V1 、V2均截止，Y ＝－12V； VA＝6V，VB＝0V，V1导通，V2截止，Y ＝ 6V； VA＝0V，VB＝6V，V1截止，V2导通，Y ＝ 6V； VA＝6V，VB＝6V，V1、V2均导通，Y ＝ 6V。
模拟信号。电话、传真、电视信号都是模拟信号。
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数字信号：数字信图2－３是数字信号，其特点是幅值被限制在有限个
数值之内，它不是连续的而是离散的。图2－３(a)是二进码，每一个码元只取两个幅值(0，A)：图(b)是四进码，每个码元取四 (3、1、－1、－3)中的
Uo=RC(duc/dt)=RC(dui/dt)
这就是输出Uo正比于输入Ui的微分（dui/dt) RC电路的微分条件：RC≤Tk * 注：电容两端的电压不能突变；通过电感的电流不能突变。
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RC微分电路与RC耦合电路的区别就在于前者的时间常数τ（=RC）很小。
正、负逻辑规定
•正逻辑：用1表示高电平，用0表示低电平的逻辑体制。 •负逻辑：用1表示低电平，用0表示高电平的逻辑体制。
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2.1、与门电路
2.1.1．与逻辑关系当决定一件事情的几个条件全部具备后，这件事情才能发生，否则不发生。
2.1.2．与门电路 A、B――输入端；Y――输出端。
2.3.6．真值表
表 11.2.4 非门真值表输入 A 0 1 输出 Y 1 0
2.3.7．逻辑功能：有0出1，有1出0。

数字电子技术基础简明教程

数字电子技术基础简明教程第一章逻辑代数1.1 逻辑代数的基本概念、公式和定理1.1.1基本和常用逻辑运算1.1.2公式和定理1.2 逻辑函数的化简方法1.2.1逻辑函数的标准与或式和最简式1.2.2逻辑函数的公式化简法1.2.3逻辑函数的图形化简法1.2.4具有约束的逻辑函数的化简1.3 逻辑函数的表示方法及其相互之间关系的转换1.3.1几种表示逻辑函数的方法1.3.2几种表示方法之间的转换1.4 EDA技术的基础知识第二章门电路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2.1.2半导体二极管的开关特性2.1.3半导体三极管的开关特性2.1.4MOS管的开关特性2.2 分立元器件门电路2.2.1二极管与门和或门2.2.2三极管非门（反相器）2.3 CMOS集成门电路2.3.1CMOS反相器2.3.2CMOS与非门、或非门、与门和或门2.3.3CMOS与或非门和异或门2.3.4CMOS传输门、三态门和漏极开路门2.4 TTL集成门电路2.4.1TTL反相器2.4.2TTL与非门、或非门、与门、或门、与或非门和异或门2.4.3TTL集电极开路门和三态门2.4.4TTL集成电路和其他双极型集成电路2.5 门电路的VHDL描述及其仿真第三章组合逻辑电路3.1 组合电路的基本分析方法和设计方法3.1.1组合电路的基本分析方法3.1.2组合电路的基本设计方法3.2 加法器和数值比较器3.2.1加法器3.2.2数值比较器3.3 编码器和译码器3.3.1编码器3.3.2译码器3.4 数据选择器和分配器3.4.1数据选择器3.4.2数据分配器3.5 用中规模集成电路实现组合逻辑函数3.5.1用数据选择器实现组合逻辑函数3.5.2用二进制译码器实现组合逻辑函数3.6 只读存储器3.6.1ROM的结构及工作原理3.6.2ROM应用举例及容量扩展3.7 组合电路中的竞争冒险3.7.1竞争冒险的概念及产生原因3.7.2消除竞争冒险的方法3.8 组合逻辑电路的VHDL描述及其仿真第四章触发器4.1 基本触发器4.1.1用与非门组成的基本触发器4.2 同步触发器4.3 边沿触发器4.4 触发器的电气特性4.5 触发器的VHDL描述及其仿真第五章时序逻辑电路5.1 时序电路的基本分析和设计方法5.2 计数器5.3 寄存器和读/写存储器5.4 顺序脉冲发生器5.5 可编程逻辑器件和时序电路的VHDL描述及其仿真第六章脉冲产生与整形电路6.1 施密特触发器6.2 单稳态触发器6.3 多谐振荡器第七章数模与模数转换电路7.1 D/A转换器7.2 A/D转换器。

开关二极管的工作原理

开关二极管的工作原理一、引言开关二极管，也称为二极管开关，是一种电子元件，具有非线性特性。

它可以在电路中实现开关功能，常用于电源管理、信号调理和逻辑电路等应用中。

本文将详细介绍开关二极管的工作原理。

二、二极管基础知识1. 二极管结构开关二极管由两个半导体材料组成，一个是P型半导体，另一个是N型半导体。

这两个半导体材料通过PN结相连接，形成一个二极管。

2. PN结PN结是由P型半导体和N型半导体之间的结构形成的。

在PN结中，P型半导体的电子浓度比空穴浓度高，而N型半导体的空穴浓度比电子浓度高。

这种不平衡的电子和空穴浓度形成为了一个电场，称为内建电场。

3. 二极管的工作原理当二极管处于正向偏置时，即P端为正电压，N端为负电压，内建电场会被外加电压抵消，导致PN结区域的电阻变小，电流可以通过。

这种状态下，二极管处于导通状态。

当二极管处于反向偏置时，即P端为负电压，N端为正电压，内建电场会被外加电压增强，导致PN结区域的电阻变大，电流无法通过。

这种状态下，二极管处于截止状态。

三、开关二极管的工作原理开关二极管是一种特殊设计的二极管，它可以在导通和截止状态之间快速切换。

其工作原理如下：1. 导通状态当二极管处于导通状态时，外加的正向电压足够大，使得PN结区域电阻变小，电流可以通过。

在导通状态下，开关二极管相当于一个导线，电流可以自由地流过。

2. 截止状态当二极管处于截止状态时，外加的反向电压使得PN结区域电阻变大，电流无法通过。

在截止状态下，开关二极管相当于一个断路器，电流无法流过。

3. 快速切换开关二极管之所以能够快速切换，是因为它具有较短的恢复时间和较小的开关延迟。

恢复时间是指二极管从导通状态到截止状态的时间，开关延迟是指二极管从截止状态到导通状态的时间。

这些特性使得开关二极管能够在高频率的应用中有效地工作。

四、开关二极管的应用开关二极管具有快速开关速度和低开关损耗的特点，因此在许多电子设备中得到广泛应用，包括但不限于以下几个方面：1. 电源管理开关二极管可用于电源管理电路中的整流和反向保护。

半导体二极管的开关特性_数字逻辑电路基础_[共2页]

40 数字逻辑电路基础1．静态特性静态特性是指处于闭合状态或关断状态时，开关所具有的特性。

（1）理想开关处于断开状态时，开关的等效电阻R OFF =∞。

因此，无论U AK 在多大范围内变化，理想开关S 上通过的电流I OFF =0。

（2）理想开关处于闭合状态时，开关的等效电阻R ON =0。

因此，无论流过开关的电流在多大范围内变化，理想开关S 两端的电压U AK =0。

2．动态特性动态特性是指理想开关由断开状态转换到闭合状态，或由闭合状态转换为断开状态时，理想开关所呈现的特性。

（1）理想开关S 的开通时间t ON =0。

说明由断开状态转换到闭合状态时，理想开关不需要时间，可以瞬间完成。

（2）理想开关S 的关断时间t OFF =0。

说明由闭合状态转换到到断开状态时，理想开关也不需要时间，可以瞬间完成。

显然，上述理想开关S 在客观世界中是不存在的。

日常生活中的机械开关，如按压式的家庭用开关，推拉式的刀闸开关，控制电路通、断的继电器触点、接触器触点等，在一定电压和电流的范围内，静态特性与理想开关十分接近，但动态特性较差，完全满足不了数字电路一秒钟开关几百万次乃至数千万次的需要。

而由二极管、三极管构成的电子开关，其静态特性比机械开关的特性稍差，但它们的动态特性却是机械开关无法比拟的，基本上可以满足数字电路对开关的要求。

因此，作为电子开关的二极管、三极管和MOS 管广泛应用于数字电路中。

2.1.2 半导体二极管的开关特性半导体二极管的核心部分是一个PN 结，因此具有“单向导电”性。

当二极管处于正向偏置时，开关二极管导通。

导通二极管的电阻很小，为几十至几百欧，相当于一个闭合的电子开关；二极管处于反向偏置时呈截止状态。

截止时，二极管的电阻很大，一般硅二极管在10M Ω以上，锗二极管也有几十千欧至几百千欧，相当于一个断开的电子开关。

半导体二极管的开关特性在数字电路中起控制电流接通或关断的作用。

1．静态特性二极管的静态特性是指二极管在导通和截止两种稳定状态下的特性。