2. 1. 1 理想开关的开关特性
一、 静态特性
A
1. 断开
R OF F， IOF 0 F
2. 闭合 R O N0， U AK 0
S
K
二、动态特性
A
1. 开通时间：
（断开 闭合） ton 0
S
K
2. 关断时间： （闭合 断开） toff 0
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
10 uDS /V 0 2 4 6 uGS /V 转移特性
2. MOS管的开关作用： N 沟道增强型 MOS 管
RD
20 k
uI G
+VDD
+10V
RD
20 k
D uO
B
uI G
S
+VDD
+10V
RD
20 k
D uO uI G
S
+VDD
+10V
iD
D uO
RON S
开启电压 UTN = 2 V
uI UTN
1. 结构、符号和输入、输出特性(Transistor)
(1) 结构 集电极 collector
基极
base
N 集电结 P 发射结 N
发射极 emitter
(2) 符号
c
iB b
iC
e NPN
(3) 输入特性
状态 iB / µA 放大
iB f(uB E)uC E
饱和 临界
截止0
u电C流E关0系
条件
数字电子技术-第二章
三、高、低电平与正、负逻辑
高电平和低电平是两个不同的可以截然 区别开来的电压范围。
5V 1
2.4V
0 0.8V 0V
5V 0
2.4V
1
0.8V 0V
正逻辑
负逻辑
四、分立元件门电路和集成门电路
1. 分立元件门电路
用分立的元器件和导线连接起来构成的门电路。
2. 集成门电路
把构成门电路的元器件和连线，都制作在一块半 导体芯片上，再封装起来。
一、 静态特性 (电压控制型) 1. 结构和特性：
(1) N 沟道
iD /mA
iD /mA
漏极 D
可 4变
uGS = 6V
4
uDS = 6V
电
栅极 G
+uGS-
iD + 3
B 衬
uDS -
2 1
底
0
阻 区
恒流区
2 468
源极 S 截止区 漏极特性
3 开启电压
5V
4V 3V
2 UTN = 2 V 1 UTN
常用：CMOS 和 TTL 集成门电路
五、数字集成电路的集成度 一块芯片中含有等效逻辑门或元器件的个数
小规模集成电路 SSI
(Small Scale Integration)
< 10 门/片 或 < 100 元器件/片
中规模集成电路 MSI
10 ~ 99 门/片
(Medium Scale Integration) 或 100 ~ 999 元器件/片
2. 外加反向电压(反偏)
UD 0.5 V
二极管截止(相当于开关断开) ID 0
二极管的开关作用：
[例] 电路如图所示，
+ 0.DD7 V -
uI 2V或 3V 试判别二极管的工作
+
uI
-
+
uO
-
状态及输出电压。
[解] uIUIL2V二极管截止 uO = 0 V uI UIH3V二极管导通 uO = 2.3 V
024
68
半导体三极管的开关作用
+VCC
＋ －
+VCC
Rb b c Rc
＋
e
－
＋
Rb b c Rc ＋＋
＋
ui=UIH
iB≥IBS
0.7V
－
－ e
－0.3Vuces=－0.3V
截止状态等效电路
饱和状态等效电路
2. 1. 4 MOS 管的开关特性
MOS（Mental – Oxide – Semiconductor） 金属 – 氧化物 – 半导体场效应管
uI UTN
uOUOH VDD uOUOL0V
2. 2 分立元器件门电路
2. 2. 1 二极管与门和或门
一、二极管与门
真值表
UD = 0.7 V
+VCC
+10V
AB
303VV uA0 D10
0V30 V
0 uB1
D210
YR0 0 0 uY
0
11 1
Y = AB
电压关系表
uA/V uB/V 00 03 30 33
uOU OH V CC 5V
2.uIUIH 5V T导通
iC Rc
1 k
+
Rb iB
uI 4.3 k
+
T
β = 30
iiCC＜= uiBiCB E1V发集两射电个结结结正反正偏偏偏
I CS= IBS uBE /V
iB ≈ 0, iC ≈ 0
两个结反偏
iC / mA
(4) 输出特性
4
50 µA
饱
3
和 区
40µA 放大区 30 µA
iC f(uC E) iB
2
20 µA 10 µA
1
截止区 iB = 0 uCE /V
大规模集成电路 LSI
100 ~ 9 999 门/片
(Large Scale Integration) 或 1 000 ~ 99 999 元器件/片
超大规模集成电路 VLSI > 10 000 门/片 (Very Large Scale Integration) 或 > 100 000 元器件/片
2. 1 半导体二极管 、三极管 和 MOS 管的开关特性
二、动态特性 1. 二极管的电容效应
结电容 C j 扩散电容 C D
2. 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
uI
0
t
ton — 开通时间 toff — 关断时间
iD
0
ton t of(ftrr )≤ 5ns
(反向恢复时间)
ton
t t off
2. 1. 3 半导体三极管的开关特性 一、静态特性 (电流控制型)
Y=A+B
电压关系表
uA/V uB/V 00 03 30 33
D1 D2 导通 导通 截止 导通
导通 截止 导通 导通
uY/V 0.7
2.3 2.3 2.3
符号: A ≥1 B
Y 或门（AND gate)
2. 2. 2 三极管非门（反相器） 一、半导体三极管非门
+VCC +5V
1.uIUIL0V T 截止
D1 D2 导通 导通 导通 截止
截止 导通 导通 导通
uY/V 0.7 0.7 0.7 3.7
符号: A & Y 与门（AND gate) B
二、二极管或门
0333VVV 0V303VV
uAA
真D值1 表 B
u0B D20
01
10
Y
0 1 1
uY
RO
UD = 01.7 V1 1 -VSS
-10V
几千万/秒
2. 1. 2 半导体二极管的开关特性
一、静态特性
A 阳极
P区 -;+ ++ ++
N区
PN结
K 阴极
+ UD -
A
K
I D/mA
反向 U (BR) 截止区
0
反向
正向 导通区
0.5 0.7 U D /V
ID
1. 外加正向电压(正偏)
击穿区 硅二极管伏安特性
二极管导通(相当于开关闭合) UD0.7V