8-2 半导体器件的开关特性.pdf

数字电子技术基础 数字电子技术基础 第八讲 逻辑门电路概述第八讲 逻辑门电路概述 半导体器件的开关特性半导体器件的开关特性半导体器件的开关特性半导体器件的开关特性 数字电子技术基础 数字电子技术基础 第八讲 逻辑门电路概述第八讲 逻辑门电路概述 半导体二极管的开关特性 半导体二极管的开关特性 图1 二极管开关电路结构及电路示意图1 二极管开关电路结构及电路示意 VON 硅硅0 6 0 7V 锗锗0 2 0 3V 数字电子技术基础 数字电子技术基础 第八讲 逻辑门电路概述第八讲 逻辑门电路概述 a 图2 二极管伏安特性的几种近似方法 静态分析 a Von和 图2 二极管伏安特性的几种近似方法 静态分析 a Von和r rD D均不可忽略均不可忽略 b b Von不可忽略不可忽略 c c Von和和rD均可忽略均可忽略 b c 1 T V v S eIi ON ON D ON ON 数字电子技术基础 数字电子技术基础 第八讲 逻辑门电路概述第八讲 逻辑门电路概述 图3 二极管的动态电流波形图3 二极管的动态电流波形 re V 反向恢复 时间 反向恢复 时间 数字电子技术基础 数字电子技术基础 第八讲 逻辑门电路概述第八讲 逻辑门电路概述 半导体三极管的开关特性 半导体三极管的开关特性 1 三极管的特点 三极管的特点 图4 图4 双极型双极型 NPN 三极管的输出特性曲线 NPN 三极管的输出特性曲线 思考 模电和 数电的区别 思考 模电和 数电的区别 b c e b c e 数字电子技术基础 数字电子技术基础 第八讲 逻辑门电路概述第八讲 逻辑门电路概述 2 三极管开关电路分析 2 三极管开关电路分析 图5 双极型三极管的开关等效电路 a 截止状态 b 饱和导通状态 图5 双极型三极管的开关等效电路 a 截止状态 b 饱和导通状态 a b ICEO 数字电子技术基础 数字电子技术基础 第八讲 逻辑门电路概述第八讲 逻辑门电路概述 3 三极管开关电路动态分析 3 三极管开关电路动态分析 图6 双极型三极管的动态开关特性 结电容效应 图6 双极型三极管的动态开关特性 结电容效应 数字电子技术基础 数字电子技术基础 第八讲 逻辑门电路概述第八讲 逻辑门电路概述 MOS管的开关特性管的开关特性 图7 MOS管的结构和符号图7 MOS管的结构和符号 1 MOS管的结构 管的结构 N N P GSD B 衬底衬底 绝缘层绝缘层 2 SiO S G D B N沟道N沟道 数字电子技术基础 数字电子技术基础 第八讲 逻辑门电路概述第八讲 逻辑门电路概述 栅源电压 栅源电压UGS的控制作用的控制作用 N N P G S D B 耗尽层耗尽层 GS U a 耗尽层的形成 a 耗尽层的形成 N N P G S D B 反型层反型层 GS U 电子电子 b 导电沟道 反型层 的形成 b 导电沟道 反型层 的形成 VGS TH 1 4V 数字电子技术基础 数字电子技术基础 第八讲 逻辑门电路概述第八讲 逻辑门电路概述 漏源电压 漏源电压UDS对漏极电流对漏极电流ID的控制作用的控制作用 N N P G S D B GS U DS U N N P G S D B GS U DS U N N P G S D B GS U DS U a DSGST UUU 数字电子技术基础 数字电子技术基础 第八讲 逻辑门电路概述第八讲 逻辑门电路概述 2 MOS管的输入特性和输出特性 2 MOS管的输入特性和输出特性 图8 MOS管共源接法和输出特性曲线 a 共源接法 b 输出特性曲线 图8 MOS管共源接法和输出特性曲线 a 共源接法 b 输出特性曲线 恒流区恒流区 截止区截止区 可变电阻区可变电阻区 数字电子技术基础 数字电子技术基础 第八讲 逻辑门电路概述第八讲 逻辑门电路概述 3 MOS管的基本开关电路 3 MOS管的基本开关电路 图9 MOS管的基本开关电路及其等效电路图9 MOS管的基本开关电路及其等效电路 D G S ROFF CI D G S RON CI ROFF 109 RON 103 数字电子技术基础 数字电子技术基础 第八讲 逻辑门电路概述第八讲 逻辑门电路概述 4 MOS管的四种类型 列表 4 MOS管的四种类型 列表 P型N型 P沟道 耗尽型 P型N型 P沟道 耗尽型 N型P型 N沟道 耗尽型 N型P型 N沟道 耗尽型 P型N型 P沟道 增强型 P型N型 P沟道 增强型 N型P型 N沟道 增强型 N型P型 N沟道 增强型 V VGS GS V VDS DS 符号 电压极性 夹断 电压 开启 电压 导电 沟道 衬底 材料 MOS管 类型 符号 电压极性 夹断 电压 开启 电压 导电 沟道 衬底 材料