2-1-半导体二极管-、三极管课件

1、2. 1. 1 理想开关的开关特性一、 静态特性 断开 闭合SAK2. 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一、 静态特性 断开2. 1. 1 理想开关的开关特性SAK2. 1 半导体二极管 、三极管和 MOS 管的开关特性 二、动态特性 开通时间： 关断时间：闭合）（断开断开）（闭合普通开关：静态特性好，动态特性差半导体开关：静态特性较差，动态特性好几百万/秒几千万/秒2. 1. 1 理想开关的开关特性SAK2. 1 半导体2. 1. 2 半导体二极管的开关特性一、静态特性 外加正向电压(正偏)二极管导通(相当于开关闭合) 外加反向电压(反偏

2、)二极管截止(相当于开关断开)硅二极管伏安特性阴极A阳极KPN结-AK+P区N区+-正向导通区反向截止区反向击穿区0.50.7/mA/V01. 结构示意图、符号和伏安特性2. 1. 2 半导体二极管的开关特性一、静态特性 外加D+-+-2. 二极管的开关作用：例uO = 0 VuO = 2.3 V电路如图所示，试判别二极管的工作状态及输出电压。二极管截止二极管导通解D0.7 V+-D+-+-2. 二极管的开关作用：例uO = 0 VuO二、动态特性1. 二极管的电容效应结电容 C j扩散电容 C D2. 二极管的开关时间电容效应使二极管的通断需要一段延迟时间才能完成tt00(反向恢复时间)to

3、n 开通时间toff 关断时间二、动态特性1. 二极管的电容效应结电容 C j扩散电容 一、静态特性NPN2. 1. 3 半导体三极管的开关特性发射结集电结发射极emitter基极base集电极collectorbiBiCec(电流控制型)1. 结构、符号和输入、输出特性NNP(Transistor)(1) 结构示意图和符号一、静态特性NPN2. 1. 3 半导体三极管的开关特性发射(2) 输入特性(3) 输出特性iC / mAuCE /V50 A40A30 A20 A10 AiB = 00 2 4 6 8 4321放大区截止区饱和区0uBE /ViB / A发射结正偏 条 件电流关系状态放大

4、i C= iB集电结反偏饱和 i C iB两个结正偏I CS= IBS临界截止iB 0, iC 0两个结反偏(2) 输入特性(3) 输出特性iC / mAuCE /V2. 半导体三极管的开关应用发射结反偏 T 截止发射结正偏 T 导通+RcRb+VCC (12V)+uoiBiCTuI3V-2V2 k2.3 k放大还是饱和？2. 半导体三极管的开关应用发射结反偏 T 截止发射结正饱和导通条件：+RcRb+VCC +12V+uoiBiCTuI3V-2V2 k2.3 k因为所以饱和导通条件：+RcRb+VCC +iBiCTuI3二、动态特性3-2t00.9ICS0.1ICSt030.3t0二、动态特

5、性3-2t00.9ICS0.1ICSt030.3t2. 1. 4 MOS 管的开关特性(电压控制型)MOS（Mental Oxide Semiconductor） 金属 氧化物 半导体场效应管一、 静态特性1. 结构和特性：(1) N 沟道 栅极 G漏极 DB 源极 S3V4V5VuGS = 6ViD /mA42643210uGS /ViD /mA43210246810uDS /V可变电阻区恒流区UTNiD开启电压UTN = 2 V+-uGS+-uDS衬底漏极特性转移特性uDS = 6V截止区2. 1. 4 MOS 管的开关特性(电压控制型)MOSP 沟道增强型 MOS 管与 N 沟道有对偶关

6、系。 (2) P 沟道 栅极 G漏极 DB 源极 SiD+-uGS+-uDS衬底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可变电阻区恒流区 漏极特性 转移特性截止区UTPuDS = - 6V开启电压UTP = - 2 V参考方向P 沟道增强型 MOS 管(2) P 沟道 栅极漏极 D2. MOS管的开关作用：(1) N 沟道增强型 MOS 管+VDD+10VRD20 kBGDSuIuO+VDD+10VRD20 kGDSuIuO开启电压UTN = 2 ViD+VDD+10VRD20 kGDSuIuORONRD2. MOS管的开关作用：(1) N 沟道增强型 MOS (2) P 沟道增强型 MOS 管-VDD-10VRD20 kBGDSuIuO-VDD-10VRD20 kGDSuIuO-VDD-10VRD20 kGDSuIuO开启电压UTP = - 2 ViD(2) P 沟道增强型 MOS 管-VDD-10VRD20 二、动态特性1. MOS 管极间电容栅源电容 C GS栅漏电容 C GD 在数字电路中，这些电容的充、放电过程会制约 MOS 管的动态特性，即开关速度。漏源电容 C DS1 3