数字逻辑门电路

因为0<iB<IBS，三极管工作在放大 状态。iC=βiB=50×0.03=1.5mA， 输出电压：
10kΩ iB e
uo=uCE=VCC-iCRc=5-1.5×1=3.5V
①ui=1V时，三极管导通，基极电流： iBui R b uBE 1 10.0 7m A 0.0m 3 A
三极管临界饱和时的基极电流：
分立元件门电路：用分立的元器件和导线连接构成的门 电路。
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集成门电路: 构成门电路的元器件和连线，都集成在半导体 芯片上。
5 数字集成电路的集成度： 集成度：把一块芯片上含有等效逻辑门的个数或元器件的 个数。
根据集成电路规模的大小，通常将其分为： SSI 、MSI 、LSI 、VLSI
➢ SSI(Small ScaleC Integration )小规模集成电路；
➢ MSI(Medium Scale Integration )中规模集成电路；
➢ LSI(Large Scale Integration )大规模集成电路；
➢ VLSI(Very Large Scale Integration)超大规模集成电 路。
2
2.1 半导体二、三级和MOS管开关特性
一 理想开关的开关特性
IBS V CC R u cCE S5 5 0 0 .1 3m A 0.09 m4A
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②ui=0.3V时，因为uBE<0.5V，iB=0，三极管工作 在截止状态，ic=0。因为ic=0，所以输出电压：
uo=VCC=5V
③ui＝3V时，三极管导通，基极电流：
30.7
iB
mA 0.23 mA 10
1 静态特性：
A
S
K
(1) 断开时：ROFF=∞,IOFF=0; (2) 闭合时：RON=0,UAK=0;
2 动态特性： (1) 开通时间：ton=0; (2) 关断时间：toff=0;
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二 半导体二极管的开关特性 (一) 静态特性 1 二极管的结构图、符号和伏安特性 (1) 结构图：
P区 N区
A
1 二极管的电容效应
2 (1) 结电容（ CJ）：
3
二极管中的电荷量随外加电压的变化而变化。
4 (2) 扩散电容（CD）
5
在外加正向电压时，PN结中的电荷形成一定的浓度
6 梯度分布；并随外加电压的变化而变化。
2 二极管的开关时间：
(1) 开通时间ton：二极管从反向截止到正向导通的时间; 由两部分组成：td+tr; td:导通延迟时间； tr :上升时间
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(2) 关断时间toff：极管从正向导通到反向截止所需要的时间; 由两部分组成：ts + tf ts ：存储电荷消散时间； tf ： CD放电时间和CJ充电时间
toff又叫反向恢复时间
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U极i<管0截.5止V时，，iD二=0。IF iD (mA)
U BR
u D ( V)
0
0.5 0.7
Ui>0.5V时，
二极管的反向恢复时间限制了二极管的开关速度。
二 半导体三极管的开关特性
半导体三级管的特点：具有放大作用 (一) 静态特性
1 结构图及符号表示： c
+ c 集电极
b
集电区
基区
发射区
2 输入特性： e
iC
b
UCE
+
基极
iB UBE
-
iE e 发射极
反映的是基极电流iB和基极-发射极UBE电压之间的关系曲线。
伏 安 特 性 二极管导通。
D
+
+
ui
RL uo
－
－
开关电路
D
D
+
ui=0V －
+ RL uuoo
－
ui=0V 时的等效电路 ui＝0V时，二极管截止， 如同开关断开，uo＝0V。
+ +－
+
ui=5V 0.7V RL uuoo
－
－
ui=5V 时的等效电路
ui ＝ 5V 时 ， 二 极 管 导 通 ， 如 同0.7V的电压源，uo＝4.3V。
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3 输出特性：
反映的是集电极电流iC和集电极-发射极UCE之间的关系曲线。
+VCC Rc iC
Rb b
c
uo
iB(μA)
iC(mA) 直流负载线
VCC Q2 Rc
Q
80μA 60μA 40μA
iB
20μA
Q1 iB=0
0 0.5 uBE(V)
0 UCES
VCC uCE(V)
工作原理电路
输入特性曲线
K
+-
阳极
PN结 结构图
阴极 A
K
ID
符号
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(2) 伏安特性
伏安特性曲线： 反映加在二极管两端的电压UD和流过其中的电流ID
之间的关系的曲线叫伏安特性曲线。 ID 正向导通区
UBR
反向 击穿 区
UBR:反向击穿电压 U
D
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2 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。 ➢ 正向电压UF =UTH ：管子开始导通，正向电流 IF 上升；当正
向电压UF ＞UTH达到一定值(一般锗管为0.3V，硅管为 0.7V)时，管子处于充分导通状态，电阻变得很小， 正向电流IF 急剧增加，此时二极管类似于开关的接通 状态。 ➢ 正向电压 UF≤UTH ：管子处于截止状态，电阻很大、正向 电流IF接近于0，二极管类似于开关的断开状态；
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(二) 动态特性
而 IBS0.09m 4 A
因为iB>IBS，三极管工作在饱和状态。输出电压：
uo＝UCES＝0.3V
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5 静态开关特性： （1） 饱和导通条件和特点：
条件：基极电流大于临界饱和时的数值时。
特点： uBE≈0.7V uCE= UCES <0.3V
（2） 截止条件和特点： 条件：基极-发射极UBE小于死区电压U0(0.5V)。 特点：电流iB =0 电流iC =0
几个概念
1 (逻辑)门电路：实现基本和常用逻辑运算的电子电路。 2 逻辑变量和两状态开关： 3 高、低电平和正、负逻辑：
高、低电平：是两种状态，两个截然不同的电压范围。 UH:高电平， UL：低电平
正、负逻辑： 正逻辑：用1表示高电平，用0表示低电平； 负逻辑：用0表示低电平，用1表示高电平；
4 分立元件门电路和集成门电路：
二 动态特性：
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二 MOS管的开关特性
+VDD RD
D ui G
ui
S
工作原理电路
iD(mA)
iD(mA)
uGS=10V 8V
输出特性曲线
*反映了iB对iC的控制作用。
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截止状态
＋
Rb b
ui=UIL<0.5V
－
+VCC
c Rc
＋
uo=+VCC
e
－
饱和状态
+VCC
＋
Rb b c Rc ＋＋
＋
ui=UIH
iB≥IBS
0.7V
－
－ e
uo=0.3V －0.3V －
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ui
源自文库
Rb
Rc
1kΩ b
+VCC=+5V
iC
c
uo
β =50