三極管開關特性(經典)

1、2. 1. 1 理想開關的開關特性理想開關的開關特性一、一、 靜態(tài)特性靜態(tài)特性1. 斷開斷開 0 OFFOFF IR，2. 閉合閉合 0 0AKON UR，2. 1 半導體二極管半導體二極管 、三極管、三極管和和 MOS 管的開關特性管的開關特性 SAK二、動態(tài)特性二、動態(tài)特性1. 開通時間：開通時間：2. 關斷時間：關斷時間：閉合）閉合）（斷開（斷開斷開）斷開）（閉合（閉合普通開關：普通開關：靜態(tài)特性好，動態(tài)特性差靜態(tài)特性好，動態(tài)特性差半導體開關：半導體開關：靜態(tài)特性較差，動態(tài)特性好靜態(tài)特性較差，動態(tài)特性好幾百萬幾百萬/ /秒秒幾千萬幾千萬/ /秒秒0on t0off tSAK2. 1. 2

2、 半導體二極管的開關特性半導體二極管的開關特性一、靜態(tài)特性一、靜態(tài)特性1. 外加正向電壓外加正向電壓( (正偏正偏) )二極管導通二極管導通( (相當于開關閉合相當于開關閉合) ) V7 . 0D U2. 外加反向電壓外加反向電壓( (反偏反偏) ) V5 . 0 DU二極管截止二極管截止( (相當于開關斷開相當于開關斷開) ) 0D I硅二極管伏安特性硅二極管伏安特性陰極陰極A陽極陽極KPN結結- -AK+ +DUDIP區(qū)區(qū)N區(qū)區(qū)+- - - - -正向正向導通區(qū)導通區(qū)反向反向截止區(qū)截止區(qū)反向反向擊穿區(qū)擊穿區(qū)0.5 0.7/ /mADI/ /V0(BR)UDUD+ +- -Iu+ +- -O

3、u二極管的開關作用：二極管的開關作用： 例例 V2L II UuuO = 0 VV3H II UuuO = 2.3 V電路如圖所示，電路如圖所示，V3 V 2I或或 u試判別二極管的工作試判別二極管的工作狀態(tài)及輸出電壓。狀態(tài)及輸出電壓。二極管截止二極管截止二極管導通二極管導通 解解 D0.7 V+ +- -二、動態(tài)特性二、動態(tài)特性1. 二極管的電容效應二極管的電容效應結電容結電容 C j擴散電容擴散電容 C D2. 二極管的開關時間二極管的開關時間ontofft電容效應使二極管電容效應使二極管的通斷需要的通斷需要一段延一段延遲時間才能完成遲時間才能完成tIuDit00( (反向恢復時間反向恢復

4、時間) )ns 5)(rroffontttton 開通時間開通時間toff 關斷時間關斷時間一、靜態(tài)特性一、靜態(tài)特性NPN2. 1. 3 半導體三極管的開關特性半導體三極管的開關特性發(fā)射結發(fā)射結集電結集電結發(fā)射極發(fā)射極emitter基極基極base集電極集電極collectorbiBiCec( (電流控制型電流控制型) )1. 結構、符號和輸入、輸出特性結構、符號和輸入、輸出特性( (2) ) 符號符號NNP( (Transistor) )( (1) ) 結構結構( (3) ) 輸入特性輸入特性CE)(BEBuufi (4) 輸出特性輸出特性B)(CECiufi iC / mAuCE /V50

5、 A40A30 A20 A10 AiB = 00 2 4 6 8 4321放大區(qū)放大區(qū)截止區(qū)截止區(qū)飽飽和和區(qū)區(qū)0CE uV1CE u0uBE /ViB / A發(fā)射結正偏發(fā)射結正偏放大放大i C= iB集電結反偏集電結反偏飽和飽和 i C iB兩個結正偏兩個結正偏I CS= IBS臨界臨界截止截止iB 0, iC 0兩個結反偏兩個結反偏電流關系電流關系狀態(tài)狀態(tài) 條條 件件2. 開關應用舉例開關應用舉例 V2 )1(L II Uu V3 )2(H II Uu發(fā)射結反偏發(fā)射結反偏 T 截止截止0 0CB ii V12CCO Vu發(fā)射結正偏發(fā)射結正偏 T 導通導通+ RcRb+VCC (12V)+uo

6、 iBiCTuI3V-2V2 k 100 2.3 k 放大還放大還是飽和？是飽和？bBEIBRuui cCESCCCSBSRUVIIBSB Ii 飽飽和和 T飽和導通條件：飽和導通條件：cCCBSB RVIi + RcRb+VCC +12V+uo iBiCTuI3V-2V2 k 100 2.3 k mA 1mA3 . 27 . 03 mA 06. 0mA210012 cCC RV V)7 . 0(BE uV 3 . 0CESOUu 因為因為所以所以二、動態(tài)特性二、動態(tài)特性ontofft3-2tV/Iu00.9ICS0.1ICSCit0V/Ou off t三極管飽和程度三極管飽和程度30.3t0

7、2. 1. 4 MOS 管的開關特性管的開關特性( (電壓控制型電壓控制型) )MOS（Mental Oxide Semiconductor） 金屬金屬 氧化物氧化物 半導體半導體場效應管場效應管一、一、 靜態(tài)特性靜態(tài)特性1. 結構和特性結構和特性：(1) N 溝道溝道 柵極柵極 G漏極漏極 DB 源極源極 S3V4V5VuGS = 6ViD /mA42643210uGS /ViD /mA43210246810uDS /V可可變變電電阻阻區(qū)區(qū)恒流區(qū)恒流區(qū)UTNiD開啟電壓開啟電壓UTN = 2 V+ +- -uGS+ +- -uDS襯襯底底漏極特性漏極特性轉移特性轉移特性uDS = 6V截止區(qū)

8、截止區(qū)P 溝道增強型溝道增強型 MOS 管管與與 N 溝道有對偶關系。溝道有對偶關系。 (2) P 溝道溝道 柵極柵極 G漏極漏極 DB 源極源極 SiD+ +- -uGS+ +- -uDS襯襯底底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可可變變電電阻阻區(qū)區(qū)恒流區(qū)恒流區(qū) 漏極特性漏極特性 轉移特性轉移特性截止區(qū)截止區(qū)UTPuDS = - 6V開啟電壓開啟電壓UTP = - 2 V參考方向參考方向2. MOS管的開關作用：管的開關作用：TNIUu DDOHOVUu V0OLO Uu(1) N 溝道增強型溝道增強型 MOS 管管+VDD+10VRD20 k BGDSuIuO+VDD+10VRD20 k GDSuIuOTNIUu 開啟電壓開啟電壓UTN = 2 ViD+VDD+10VRD20 k GDSuIuORONRDTPIUu