半导体开关元件.ppt

第二章 门电路 概述 2.1 半导体开关元件 2.2 分立元器件门电路 2.3 CMOS集成门电路 2.4 TTL集成门电路 概述 ??一、门电路的概念 2.1半导体开关元件 理想开关的开关特性 半导体二极管的开关特性 半导体三极管的开关特性 MOS管的开关特性 理想开关的开关特性 半导体二极管的开关特性 半导体二极管特点：单向导电性 半导体三极管的开关特性 半导体三极管是一种具有放大特性的基极电流控制的开关元件。 MOS管的开关特性 2.2 分立元器件门电路 二极管与门和或门 三极管非门 二极管与门和或门 2.3 CMOS集成门电路 CMOS反相器 CMOS与非门、或非门、与门和或门 CMOS与或非门和异或门 CMOS传输门、三态门和漏极开路门 CMOS与或非门和异或门 CMOS传输门、三态门和漏极开路门 2.4 TTL集成门电路 TTL与非门 TTL门电路的其它类型 TTL与非门 小结 4．TTL门电路的输出特性 （1）高电平输出特性（拉电流负载特性） 15 4.3V 5 2.4V 10 VOH iL(mA) 0 VOH 1 VDD 负载 iL 定性分析：随着负载电流 iL增加，VOH下降 定量分析：高电平输出电流IOHmax=0.4mA 第二章 门电路 2.4 TTL集成门电路 L D1 D2 A B +12V u A u B u F 0V 0V 0.7V 0V 3V 0.7V 3V 0V 0.7V 3V 3V 3.7V ( uD=0.7V ) 输入输出电压关系表 与逻辑真值表 0 0 0 1 0 0 0 1 1 0 1 1 L A B 输出 输入 逻辑函数表达式 L=A·B 第二章 门电路 2.2 分立元器件门电路 二极管或门 F D1 D2 A B -12V 输入与输出电压关系表 逻辑式：F=A+B 逻辑符号： ≥1 A B F u A u B u F 0V 0V - 0.3V 0V 3V 2.7V 3V 0V 2.7V 3V 3V 2.7V 第二章 门电路 2.2 分立元器件门电路 R1 R2 A F +5V 三极管非门 真值表 A F 0 1 1 0 逻辑式： 逻辑符号： 1 A F 输入与输出电压关系表 u F u A 5V 0.3V 0V 5V 第二章 门电路 2.2 分立元器件门电路 第二章 门电路 2.3 COMS集成门电路 一、电路组成及工作原理 漏极相连做输出端 PMOS NMOS 柵极相连做输入端 vI P1 VDD vO N1 CMOS反相器 1、电路结构 第二章 门电路 2.3 COMS集成门电路 如果将0V定义为0，逻辑VDD定义为逻辑1，将实现逻辑“非”功能 。 vI P1 VDD vO N1 1.当vI=0V时，vGSN=0，N1截止，∣vGSP∣=VDD ，P1导通，vO≈VDD，门电路输出输出高电平； 2.当vI=VDD时，VGSN=VDD ，N1导通，∣VGSP∣=0，P1截止，vO≈0V，门电路输出低电平。 2、工作原理 第二章 门电路 2.3 COMS集成门电路 CMOS门电路的输入阻抗非常大。 优点：几乎不吸收电流。一般来说，高电平输入电流IIH≤0.1μA，低电平输入电流IIL≤0.1μA。 缺点：容易接收干扰甚至损坏门电路。 措施：输入级一般都加了保护电路。 vI P1 VDD vO N1 D1 D1 绝缘层 输入保护电路 3、输入端保护电路 第二章 门电路 2.3 COMS集成门电路 二、静态特性 （一）输入特性 uI P1 VDD uO N1 D1 D1 i1 VDD+uDF uI iI -uDF 第二章 门电路 2.3 COMS集成门电路 （二）输出特性 1、高电平输出特性 uo io UGSP=-15V -10V -5V 0V + UO - ui=0v +VDD io 第二章 门电路 2.3 COMS集成门电路 +VDD +VDD io + UO - 2、低电平输出特性 uo io 5V 10V UGSN=15V 第二章 门电路 2.3 COMS集成门电路 AB段：VIUTN， N1截止， P1导通，输出电压vO≈VDD CD段：VI在0.5VDD附近，N1、P1均导通，导通电阻小。 BC段：VIUTN ，N1导通,但导通电阻大，故uo略有下降。 vI P1 VDD vO N1 vO vI UTN A B 0 C D E F UTH UTP DE、EF段：与BC、AB段对应。 （三）传输特性 1、电压传输特性 第二章 门电路 2.3 COMS集成门电路 2、