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半导体二极管半导体二极管58023 2.1 1 半导体二极管、三极管和半导体二极管、三极管和MOSMOS管的开管的开关特性关特性 2.1.1 二极管的开关特性二极管的开关特性 因为半导体二极管具有单向导电性，所以它相当于一因为半导体二极管具有单向导电性，所以它相当于一个受外加电压极性控制的开关个受外加电压极性控制的开关. 1.1.二极管静态开关特性二极管静态开关特性 二、二极管或门电路 （a）电路图 （B）逻辑符号 （C）工作波形 二极管或门的工作原理 四、组合逻辑门电路 1与非门电路与非门电路及其逻辑符号（a）电路图 （b）逻辑符号2、或非门电路 或非门电路及其逻辑符号 （a）电路图 （b）逻辑符号23 CMOS门电路一、CMOS反相器工作原理 输入低电平: Ui=0, Uo=1 输入高电平: Ui=1, Uo=0 二CMOS门电路或非门 驱动管并联 负载管并联 或非：有1出0，全1出1三.CMOS传输门电路结构： 四三态门0:1ENTGFABENTGF导通：断开 禁止2 24 TTL4 TTL集成与非门电路集成与非门电路如果把分立元件电路中的半导体器件、电阻、电容及导线等都制造在一个半导体基片（通常是硅片）上，构成一个完整的电路，封装在一个管壳内，就是集成门电路。基于半导体工艺的特点，集成电路中管子制造较容易，占芯片面积小，但电容和高阻值电阻制造较困难，占芯片面积较大。因此，在数字集成电路中，一般都避免使用电容和高阻值电阻，往往多用管子。数字集成电路可以分成两大类：一类以双极型晶体管为基本器件，称为双极型数字集成电路，属于这一类的有TTL等；另一类以MOS晶体管为基本器件，称为MOS型（或单极型）数字集成电路，属于这一类的有NMOS和CMOS等。 数字集成电路按半导体器件：2()L IntegratedInjectionLogicMOSDTL（Diode-TransistorLogic)TTL(Transistor-transistorLogic)双极型ECL(Emitter-CoupledLogic)数字积成电路NMOS(N-channelMetal-Oxid-Semiconductor)型 PMOS(p-channelMetal-Oxide-SemiIconductor)CMOS(ComplementMetal-Oxide-Semiconductor)按照集成度（即每一片硅片中所含元、器件数）的高低，可按照集成度（即每一片硅片中所含元、器件数）的高低，可将集成电路分成小规模集成电路（将集成电路分成小规模集成电路（small scale Integration,简简称称SSI），中规模集成电路（），中规模集成电路（Medium Scale Integration,简称简称MSI），大规模集成电路（），大规模集成电路（Large Scale Integration，简称，简称LSI）和超大规模集成电路）和超大规模集成电路(Very Large Scale Integration，简，简称称VLSI)。1TTL集成与非门电路结构集成与非门电路结构 电路组成电路组成:输入级输入级 V1V1多发射极管多发射极管 :中间级中间级( (倒相级倒相级) V2 R2 R3) V2 R2 R3 : 输 出 级输 出 级 V 3 V 4 为 射 极 输 出 器 与为 射 极 输 出 器 与 V 5 构 成 推 拉 式 输 出 级构 成 推 拉 式 输 出 级输入有低电平输入有低电平0.3V0.3V时，时，K K点电位为点电位为1V1V，V1V1导通，导通，V2V2、V5V5截止，截止，V3V3、V4V4导通。（导通。（F F为为3.6V3.6V高电平。）高电平。）输入全为高电平输入全为高电平3V3V，则，则K K点电位点电位3.7V3.7V，在三个，在三个PNPN结的钳制下，结的钳制下，VK=2.1vVK=2.1v，V1V1集电结正偏，发射结反偏。集电结正偏，发射结反偏。R1R1处于倒置工作状态（处于倒置工作状态（B B反）反）R1 V5-R1 V5-饱和，饱和，M M点电位点电位1V1V，则，则V3V3微通，微通，V4V4截止（则截止（则F=0.3V F=0.3V 低电平）低电平）由由、得得F=F=2工作原理工作原理AB3电压传输特性和噪声容限电压传输特性和噪声容限a电压传输特性电压传输特性 2工作原理工作原理工作区工作区 1 1、 ABAB段段:U:UI I 0.6V 1.5V 且且UO=UOL饱和区饱和区 线形区线形区3 3、BCBC段：段：0.6vU0.6vUI I1.3V 1.3V 则则U UI IUUO O（V V5 5截止）截止）转折区转折区4 4、CDCD段：段：1.3VU1.3VUI I1.5V U1.5V UI IUUO O （利用之可构成振荡电路。如产生矩形波）（利用之可构成振荡电路。如产生矩形波）b关门电平、开门电平和阈值电压关门电平、开门电平和阈值电压（1 1）关门电平）关门电平 在保证输出为标准高电平在保证输出为标准高电平U USHSH ( ( 常取常取U USHSH3V3V）时，允）时，允许输入低电平的最大值称为关门电平许输入低电平的最大值称为关门电平, ,用用U UOFFOFF表示。由表示。由上图可得上图可得U UOFFOFF1.0V1.0V。显然，只有当输入。显然，只有当输入u uI IU UOFFOFF时，时，与非门才关闭，输出高电平。与非门才关闭，输出高电平。 在保证输出为标准低电平在保证输出为标准低电平U USLSL（常取（常取U USLSL0.3V0.3V）时，允）时，允许输入高电平的最小值称为开门电平，用许输入高电平的最小值称为开门电平，用U UONON表示。由表示。由上图可得上图可得U UONON1.2V1.2V。显然，只有当。显然，只有当u uI IU UONON时，与非门时，与非门才开通，输出低电平。才开通，输出低电平。 （2 2）开门电平）开门电平 （3 3）阈值电压）阈值电压工作在电压传输特性转折区中点对应的输入电压称为工作在电压传输特性转折区中点对应的输入电压称为阈值电压，又称门槛电平。阈值电压，又称门槛电平。V VNLNL（低电平噪声容限）（低电平噪声容限）= V= VOFFOFFV VILILV VNLNL（高电平噪声容限）（高电平噪声容限）= V= VIHIHV VONON3 3噪声容限噪声容限 搞干扰能力搞干扰能力28 结束语结束语
