半导体二极管三极管和MOS管的开关特性

半导体二极管三极管和MOS管的开关特性第1页/共15页二、动态特性1.开通时间：2.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SAK第2页/共15页2.1.2半导体二极管的开关特性一、静态特性1.外加正向电压(正偏)二极管导通(相当于开关闭合)2.外加反向电压(反偏)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/V0死区第3页/共15页D+-+-二极管的开关作用：[例]uO=0VuO=2.3V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]D0.7V+-第4页/共15页二、动态特性1.二极管的电容效应结电容C

j扩散电容CD2.二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)≤ton—开通时间toff—关断时间第5页/共15页一、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(2)

符号NNP(Transistor)(1)

结构第6页/共15页(3)

输入特性(4)输出特性iC

/mAuCE

/V50µA40µA30µA20µA10µAiB=0024684321放大区截止区饱和区0uBE

/ViB

/µA发射结正偏放大i

C=

iB集电结反偏饱和

iC

＜

iB两个结正偏I

CS=

IBS临界截止iB≈0,iC≈0两个结反偏电流关系状态

条件第7页/共15页2.开关应用举例发射结反偏T截止发射结正偏T导通+RcRb+VCC

(12V)+uoiBiCTuI3V-2V2k2.3k放大还是饱和？第8页/共15页饱和导通条件：+RcRb+VCC

+12V+uoiBiCTuI3V-2V2k2.3k≤因为所以第9页/共15页二、动态特性3-2t00.9ICS0.1ICSt030.3t0第10页/共15页2.1.4MOS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=2V+-uGS+-uDS衬底漏极特性转移特性uDS=6V截止区第11页/共15页

P沟道增强型MOS管与N沟道有对偶关系。(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=-2V参考方向第12页/共15页2.MOS管的开关作用：(1)N沟道增强型MOS管+VDD+10VRD20kBGDSuIuO+VDD+10VRD20kGDSuIuO开启电压UTN=2ViD+VDD+10VRD20kGDSuIuORONRD第13页/共15页(2)P沟道增强型MOS管-VDD-10VRD20kBGDSuIuO-VDD-10V