半导体三极管和MOS管的开关特性 ppt课件

1、2. 1. 1 理想开关的开关特性理想开关的开关特性一、一、 静态特性静态特性1. 断开断开 0 OFFOFF IR，2. 闭合闭合 0 0AKON UR，2. 1 半导体二极管半导体二极管 、三极管、三极管和和 MOS 管的开关特性管的开关特性 SAK二、动态特性二、动态特性1. 开通时间：开通时间：2. 关断时间：关断时间：闭合闭合断开断开断开断开闭合闭合普通开关：静态特性好，动态特性差普通开关：静态特性好，动态特性差半导体开关：静态特性较差，动态特性好半导体开关：静态特性较差，动态特性好几百万几百万/ /秒秒几千万几千万/ /秒秒0on t0off tSAK2. 1. 2 半导体二极管的

2、开关特性半导体二极管的开关特性一、静态特性一、静态特性1. 外加正向电压外加正向电压(正偏正偏)二极管导通二极管导通(相当于开封锁合相当于开封锁合) V7 . 0D U2. 外加反向电压外加反向电压(反偏反偏) V5 . 0 DU二极管截止二极管截止(相当于开关断开相当于开关断开) 0D I硅二极管伏安特性硅二极管伏安特性阴极阴极A阳极阳极KPN结结- -AK+ +DUDIP区区N区区+- - - - -正向正向导通区导通区反向反向截止区截止区反向反向击穿区击穿区0.5 0.7/mA/mADI/V/V0(BR)UDUD+ +- -Iu+ +- -Ou二极管的开关作用：二极管的开关作用： 例例

3、V2L II UuuO = 0 VV3H II UuuO = 2.3 V电路如下图，电路如下图，V3 V 2I或或 u试判别二极管的任务试判别二极管的任务形状及输出电压。形状及输出电压。二极管截止二极管截止二极管导通二极管导通 解解 D0.7 V+ +- -二、动态特性二、动态特性1. 二极管的电容效应二极管的电容效应结电容结电容 C j分散电容分散电容 C D2. 二极管的开关时间二极管的开关时间ontofft电容效应使二极管电容效应使二极管的通断需求一段延的通断需求一段延迟时间才干完成迟时间才干完成tIuDit00( (反向恢复时间反向恢复时间) )ns 5)(rroffonttt ton

4、 开通时间开通时间toff 关断时间关断时间一、静态特性一、静态特性NPN2. 1. 3 半导体三极管的开关特性半导体三极管的开关特性发射结发射结集电结集电结发射极发射极emitter基极基极base集电极集电极collectorbiBiCec( (电流控制型电流控制型) )1. 构造、符号和输入、输出特性构造、符号和输入、输出特性(2) (2) 符号符号NNP(Transistor)(Transistor)(1) (1) 构造构造(3) (3) 输入特性输入特性CE)(BEBuufi (4) 输出特性输出特性B)(CECiufi iC / mAuCE /V50 A40A30 A20 A10

5、AiB = 00 2 4 6 8 4321放大区放大区截止区截止区饱饱和和区区0CE uV1CE u0uBE /ViB / A发射结正偏发射结正偏放大放大i C= iB集电结反偏集电结反偏饱和饱和 i C iB两个结正偏两个结正偏I CS= IBS临界临界截止截止iB 0, iC 0两个结反偏两个结反偏电流关系电流关系形状形状 条条 件件2. 开关运用举例开关运用举例 V2 )1(L II Uu V3 )2(H II Uu发射结反偏发射结反偏 T T 截止截止0 0CB ii V12CCO Vu发射结正偏发射结正偏 T T 导通导通+RcRb+VCC (12V)+uoiBiCTuI3V-2V2

6、 k100 2.3 k放大还放大还是饱和？是饱和？bBEIBRuui cCESCCCSBSRUVIIBSB Ii 饱饱和和 T饱和导通条件：饱和导通条件：cCCBSB RVIi +RcRb+VCC +12V+uoiBiCTuI3V-2V2 k100 2.3 kmA 1mA3 . 27 . 03 mA 06. 0mA210012 cCC RV V)7 . 0(BE uV 3 . 0CESOUu 由于由于所以所以二、动态特性二、动态特性ontofft3-2tV/Iu00.9ICS0.1ICSCit0V/Ou off t三极管饱和程度三极管饱和程度30.3t02. 1. 4 MOS 管的开关特性管的

7、开关特性( (电压控制型电压控制型) )MOSMental Oxide Semiconductor 金属金属 氧化物氧化物 半导体场效应管半导体场效应管一、一、 静态特性静态特性1. 构造和特性：构造和特性：(1) N 沟道沟道 栅极栅极 G G漏极漏极 D DB 源极源极 S S3V4V5VuGS = 6ViD /mA42643210uGS /ViD /mA43210246810uDS /V可可变变电电阻阻区区恒流区恒流区UTNiD开启电压开启电压UTN = 2 V+ +- -uGS+ +- -uDS衬衬底底漏极特性漏极特性转移特性转移特性uDS = 6V截止区截止区P 沟道加强型沟道加强型

8、 MOS 管管与与 N 沟道有对偶关系。沟道有对偶关系。 (2) P 沟道沟道 栅极栅极 G G漏极漏极 D DB 源极源极 S SiD+ +- -uGS+ +- -uDS衬衬底底iD /mAiD /mA-2-40-1-2-3-40-10-8-6-4-2- 3V- 4V- 5VuGS = - 6V-1-2-3-4-6uGS /VuDS /V可可变变电电阻阻区区恒流区恒流区 漏极特性漏极特性 转移特性转移特性截止区截止区UTPuDS = - 6V开启电压开启电压UTP = - 2 V参考方向参考方向2. MOS管的开关作用：管的开关作用：TNIUu DDOHOVUu V0OLO Uu(1) N 沟道加强型沟道加强型 MOS 管管+VDD+10VRD20 kBGDSuIuO+VDD+10VRD20 kGDSuIuOTNIUu 开启电压开启电压UTN = 2 ViD+VDD+10VRD20 kGDSuIuORONRDTPIUu