晶体管开关与逻辑门电路

可靠饱和条件：iB>=IBS 或者 iC>= ICS （ICS= IBS）
（四）、三极管开关的过渡开关特性
td：延迟时间，上升到0.1Icmax tr：上升时间， 0.1Icmax到0.9Icmax
ton = td +tr
ton开通时间,
建立基区电荷时间
ts：存储时间，下降到0.9Icmax tf：下降时间，下降到0.1Icmax
2. 二极管截止时的特点及截止条件
二极管截止 时的等效电路
A. 截止条件：vD <VON ，实际：vD≤0，保证二极管可靠截止
B.截止状态：虽然有很小的Is反相漏电流，一般二极管可以相 当于一个断开的开关 C. VZ ：二极管的反向击穿电压
（二）、晶体二极管动态开关特性
动态过程（过渡过程）：二极管导通和截止之间转换过程。
发射极
B 基极
E
发射极
集电区： 面积较大 B 基极
C
N P N E
集电极 基区：较薄， 掺杂浓度低 发射区：掺
杂浓度较高
发射极
C N P N E
集电极 集电结 发射结
B 基极
发射极
NPN型硅三极管开关电路及其特性
三极管具有饱和、放大和截止三种工作状态， 在数字电路中，静态主要工作于饱和和截止状态 。
补充资料
晶体管开关与逻辑门电路
晶体管门电路(分立元件)
数字 电路
集成电路 (TTL和MOS) 可编程逻辑器件(CPLD、FPGA)
数字集成电路绝大多数都是由双极型二极管、三 极管或单极型场效应管组成。这些晶体管大部分工作在 导通和截止状态，相当于开关的“接通”和“断开” 。
一、二极管的特性
(一) P型半导体 、N型半导体
当输入电压vI增加 ：
A. iB增加，工作点上移，当工作点上移至Q3点时，三极管进入临界饱和状态。 B. iB再增加，输出iC将不再明显变化 iB=IBS 临界饱和电流， VCE=VCES≈0.3V 当输入电压vI增加 ： C.工作点向上移至Q3点以上，饱和深度增加，进入可靠饱和状态VCE=VCES≈0.3V
1 (3.7V)
2. 二极管“或”门电路
0 ( -0.7V) 1 (2.3V) 1 (2.3V) 1 (2.3V)
D1 On D2 On D1 Off D2 On D1 On D2 Off D1 On D2 On
Y A B
3. BJT反相器－非门 电路
+12V +3V 嵌位二极管 R1
D
uA
单 极 型
I2L（Integrated Injection Logic）集成注入逻辑(IIL)。 PMOS型;
NMOS型; CMOS型
Leabharlann Baidu
toff = ts +tf
toff关断时间，
存储电荷消散时间
开关时间为纳秒级，它限制了三极管开关的工作速度
三
基本逻辑门电路
（一）、二极管与门及或门电路
1. 二极管“与”门电路
0 (0.7V) 0 (0.7V) 0 (0.7V)
D1 On，D2 On
D1 On，D2 Off
D1 Off，D2 On
D1 On，D2 On
t re反向恢复时间：二极管 从导通到截止所需时间。 二极管两端输入电压的频 率过高，以至输入负电压 的持续时间小于它的反向 恢复时间时，二极管将失 去其单向导电性。
二、
双极型晶体三极管(BJT)的开关特性
C 集电极 集电极 PNP型
（一）三极管基本结构及符号 NPN型
C P N
P
B 基极
N P N E
uF 0.3 3.7
T 饱和 D 截止 T 截止 D 导通
A
R2
F
3V 0V
三极管非门
F A
DTL门电路
+12V +3V R1 R2 D
+12V
A B
D1 D2
F
二极管与门
三极管非门
与非门
四
TTL门电路
晶体管门电路(分立元件)
数字 电路 集成电路 (TTL和MOS) 可编程逻辑器件(CPLD、FPGA)
（二）PN结的形成及特性
（三）PN结的单向导电性
外 加 正 向 电 压
（三）PN结的单向导电性
外 加 反 向 电 压
二极管的结构和符号
部分二极管实物
（四）、晶体二极管静态开关特性
1. 二极管正向导通时的特点及导通条件
二极管正向导通时的等效电路
二极管伏－安特性曲线
A.VON ：门槛电压或称阈值电压、开启电压 B.VD ：导通压降 C：导通条件：V>VD (0.7V)被视为硅二极管导通的条件 D：导通状态：二极管正向导通时，相当于一个具有 0.7V压降的闭合开关。
集成电路优点:体积小、耗电少、重量轻、可靠性高等。
常见的数字集成电路分为双极型和单极型两大工艺类
RTL（Resister-Transistor Logic）电阻晶体管逻辑；
DTL（Diode-Transistor Logic）二极管晶体管逻辑； 双 极 型 HTL（High-Threshold Logic）高阈值逻辑； TTL（Transistor -Transistor Logic）晶体管晶体管逻辑； ECL（Emitter Coupled Logic）发射极耦合逻辑；
（二）、三极管的截止状态和可靠截止的条件
当vI很小，如vI<0.5V时
A.vBE小于开启电压，B－E 间，C－E间都截止
B.
C.三极管工作在Q1点或Q1点以下位置，三极管的
这种工作状态叫截止状态 NPN硅三极管截止的条件为vBE≤0.5V，可靠截止的条件为vBE≤0V。
（三）、三极管的饱和状态和可靠饱和的条件