第1章 半导体器件及整流电路课件.pptVIP

三极管的开关特性 三极管开关时间的波形： 耗尽型 场效应管与晶体管的比较 IC UCE ICUCE=PCM ICM U(BR)CEO 安全工作区 由三个极限参数可画出三极管的安全工作区 1.6.4 三极管开关特性 在数字电路中，三极管作为最基本的开关元件，工作在截止区和饱和区。输入高电平时，管子导通饱和，输出低电平；输入低电平时，管子反相截止，输出高电平。三极管起一个反相器的作用。（构成非门） （一）、饱和导通条件： 临界饱和时 UCE=UCES IC=ICS IB=IBS 若 IB＞IBS≈UCC/βRC 管子一定飽和导通 饱和导通时 UBE≈0.7v UCE=UCES≤0.3v （硅管） 管子如一个合上的开关。 （二）、截止条件： UBE≤0.5V （硅管） 管子截止。 　　此时 　 IB≈0　 IC≈0 　 UCE≈UCC 管子如一个打开的开关。 ui RB +UCC RC T uo uo +UCC RC C E 。 。 +UCC 。 。 RC C E uo 饱和 导通，截止 3V 0V uo ? 0 相当于 开关断开 相当于 开关闭合 uo ? UCC 三、开关时间 导通与截止的转换时间称开关时间。 1、开启时间ton： 由截止转换为饱和的时间。 由截止IC=0跳变到IC=0.1Cmax导通的延迟时间td和导通到饱和IC=0.9ICmax的上升时间tr组成。 ton= td+tr 2、关闭时间toff ： 由饱和转换为截止的时间。 由饱和Icmax转为导通IC=0.9ICmax的存储时间ts和导通跳变到截止IC=0.1Cmax的下降时间tf组成。 toff=ts+tf 三极管的开关时间一般为纳秒级，其中存储时间ts是影响三极管开关速度的关键参数。 前一页 后一页 A 0.9A 0.5A 0.1A tp tr tf T 脉冲幅度 A 延迟时间td, 上升时间 tr ，开启时间 ton=td+tr 脉冲周期 T 存储时间ts, 下降时间 tf ，关闭时间 toff=ts+tf 脉冲宽度 tp 返回 1.7 场效应晶体管（FET） 场效应管也是一种由PN结组成的半导体，因是利用电场效应来控制电流的故称为场效应管。和TTL比較，其主要特点是：輸入电阻大；受温度影响小，热稳定性好；噪声低；易于集成化。因而获得广泛运用。 按内部结构的不同，分为结型场效应管（JFET）和绝缘栅型场效应管（IGFET）二大类。 最常用的绝缘栅型场效应管是由金属-氧化物-半导体材料构成，简称MOS管。由P沟道、N沟道构造的PMOS和NMOS二种类型。其中每一类型又分增强型和耗尽型两种。(CMOS是由PMOS和NMOS管组成的互补对称的集成电路） 增强型：UGS=0，不存在导电沟道，ID=0。 耗尽型：UGS=0，存在导电沟道，ID=0。 G S D G S D 增强型 N沟道 P沟道 G S D G S D N沟道 P沟道 G、S之间加一定 电压才形成导电沟道 在制造时就具有 原始导电沟道 后一页 前一页 返回 1.7.1 绝缘栅型场效应管(IGFET)的结构 耗尽型：UGS=0时漏、源极之间已经存在原始导电沟道。 增强型：UGS=0时漏、源极之间才能形成导电沟道。 无论是N沟道MOS管还是P沟道MOS管，都只有一种载流子导电，均为单极型电压控制器件。 MOS管的栅极电流几乎为零，输入电阻RGS高达1015Ω N沟道增强型MOS管工作原理 1.绝缘栅型场效应管的工作原理与特性曲线 漏极（D）和源极（S）之间是两个背对背的PN结，当UGS=0时，不论漏、源极之间加怎样极性的电压，总有一个PN结是反偏。其反向电阻很高，ID=0。 当UGS＞0,由于柵、漏电场的作用，在衬底上靠近柵极表面形成由自由电子组成的N型簿层，通常叫“反型层”，形成了联系漏、源极之间的导电沟道。若在漏、源极之间加上正向UDS时，便有漏极电流ID流动。我们把出現ID时的柵源电压UGS叫做“开启电压”，即UGS（th）。当UGS＞ UGS（th）时， UGS愈大，沟道愈宽， ID愈大，电压控制作用愈强。 当UGS和UDS共同作用时，在UGS＞ UGS（th）时， 由于UDS的作用，沿沟道产生电位梯度，漏极附近的电场减弱，沟道变为楔形，若此时UDS较小，UGD(UG