半導(dǎo)體三極管和MOS管的開關(guān)特性 ppt課件

1、2. 1. 1 理想開關(guān)的開關(guān)特性理想開關(guān)的開關(guān)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(dǎo)體二極管半導(dǎo)體二極管 、三極管、三極管和和 MOS 管的開關(guān)特性管的開關(guān)特性 SAK二、動(dòng)態(tài)特性二、動(dòng)態(tài)特性1. 開通時(shí)間：開通時(shí)間：2. 關(guān)斷時(shí)間：關(guān)斷時(shí)間：閉合閉合斷開斷開斷開斷開閉合閉合普通開關(guān)：靜態(tài)特性好，動(dòng)態(tài)特性差普通開關(guān)：靜態(tài)特性好，動(dòng)態(tài)特性差半導(dǎo)體開關(guān)：靜態(tài)特性較差，動(dòng)態(tài)特性好半導(dǎo)體開關(guān)：靜態(tài)特性較差，動(dòng)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 半導(dǎo)體二極管的

2、開關(guān)特性半導(dǎo)體二極管的開關(guān)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(dǎo)通二極管導(dǎo)通(相當(dāng)于開封鎖合相當(dāng)于開封鎖合) 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(dāng)于開關(guān)斷開相當(dāng)于開關(guān)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(jié)結(jié)- -AK+ +DUDIP區(qū)區(qū)N區(qū)區(qū)+- - - - -正向正向?qū)▍^(qū)導(dǎo)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/mA/mADI/V/V0(BR)UDUD+ +- -Iu+ +- -Ou二極管的開關(guān)作用：二極管的開關(guān)作用： 例例

3、V2L II UuuO = 0 VV3H II UuuO = 2.3 V電路如下圖，電路如下圖，V3 V 2I或或 u試判別二極管的任務(wù)試判別二極管的任務(wù)形狀及輸出電壓。形狀及輸出電壓。二極管截止二極管截止二極管導(dǎo)通二極管導(dǎo)通 解解 D0.7 V+ +- -二、動(dòng)態(tài)特性二、動(dòng)態(tài)特性1. 二極管的電容效應(yīng)二極管的電容效應(yīng)結(jié)電容結(jié)電容 C j分散電容分散電容 C D2. 二極管的開關(guān)時(shí)間二極管的開關(guān)時(shí)間ontofft電容效應(yīng)使二極管電容效應(yīng)使二極管的通斷需求一段延的通斷需求一段延遲時(shí)間才干完成遲時(shí)間才干完成tIuDit00( (反向恢復(fù)時(shí)間反向恢復(fù)時(shí)間) )ns 5)(rroffonttt ton

4、 開通時(shí)間開通時(shí)間toff 關(guān)斷時(shí)間關(guān)斷時(shí)間一、靜態(tài)特性一、靜態(tài)特性NPN2. 1. 3 半導(dǎo)體三極管的開關(guān)特性半導(dǎo)體三極管的開關(guān)特性發(fā)射結(jié)發(fā)射結(jié)集電結(jié)集電結(jié)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. 構(gòu)造、符號(hào)和輸入、輸出特性構(gòu)造、符號(hào)和輸入、輸出特性(2) (2) 符號(hào)符號(hào)NNP(Transistor)(Transistor)(1) (1) 構(gòu)造構(gòu)造(3) (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 A40A30 A20 A10

5、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(jié)正偏發(fā)射結(jié)正偏放大放大i C= iB集電結(jié)反偏集電結(jié)反偏飽和飽和 i C iB兩個(gè)結(jié)正偏兩個(gè)結(jié)正偏I(xiàn) CS= IBS臨界臨界截止截止iB 0, iC 0兩個(gè)結(jié)反偏兩個(gè)結(jié)反偏電流關(guān)系電流關(guān)系形狀形狀 條條 件件2. 開關(guān)運(yùn)用舉例開關(guān)運(yùn)用舉例 V2 )1(L II Uu V3 )2(H II Uu發(fā)射結(jié)反偏發(fā)射結(jié)反偏 T T 截止截止0 0CB ii V12CCO Vu發(fā)射結(jié)正偏發(fā)射結(jié)正偏 T T 導(dǎo)通導(dǎo)通+RcRb+VCC (12V)+uoiBiCTuI3V-2V2

6、 k100 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(dǎo)通條件：飽和導(dǎo)通條件：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、動(dòng)態(tài)特性二、動(dòng)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30.3t02. 1. 4 MOS 管的開關(guān)特性管的

7、開關(guān)特性( (電壓控制型電壓控制型) )MOSMental Oxide Semiconductor 金屬金屬 氧化物氧化物 半導(dǎo)體場(chǎng)效應(yīng)管半導(dǎo)體場(chǎng)效應(yīng)管一、一、 靜態(tài)特性靜態(tài)特性1. 構(gòu)造和特性：構(gòu)造和特性：(1) N 溝道溝道 柵極柵極 G G漏極漏極 D DB 源極源極 S 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(zhuǎn)移特性轉(zhuǎn)移特性u(píng)DS = 6V截止區(qū)截止區(qū)P 溝道加強(qiáng)型溝道加強(qiáng)型

8、 MOS 管管與與 N 溝道有對(duì)偶關(guān)系。溝道有對(duì)偶關(guān)系。 (2) P 溝道溝道 柵極柵極 G G漏極漏極 D DB 源極源極 S 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(zhuǎn)移特性轉(zhuǎn)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(guān)作用：管的開關(guān)作用：TNIUu DDOHOVUu V0OLO Uu(1) N 溝道加強(qiáng)型溝道加強(qiáng)型 MOS 管管+VDD+10VRD20 kBGDSuIuO+VDD+10VRD20 kGDSuIuOTNIUu 開啟電壓開啟電壓UTN = 2 ViD+VDD+10VRD20 kGDSuIuORONRDTPIUu