二極管和三極管的開關(guān)特性

今天我們開啟第二章的學(xué)習(xí)，本章的內(nèi)容是比較難的，因?yàn)檫@一章主要是介紹TTL、COMS、三態(tài)門等門電路的組成以及它們的工作原理、電壓特性還有相關(guān)參數(shù)。也是和模電最有關(guān)聯(lián)的一章，門電路的構(gòu)成用到了二極管、三極管還有場效應(yīng)管，分析起來是比較復(fù)雜的。這里小編能力有限，不能給大家做出很詳細(xì)的分析，主要就是介紹一下這些門電路的主要功能和一些使用方面的注意事項(xiàng)。分析方面的，大家看看別的視頻即可。

剛剛小編也說了，這一章就是講解第一章學(xué)到的與、或、非門的內(nèi)部結(jié)構(gòu)，是如何用二極管、三極管來設(shè)計(jì)出與、或、非門的。

今天呢，我們先來看看半導(dǎo)體器件的開關(guān)特性，也就是用二極管和三極管構(gòu)成的一個簡單電路，來模擬開和關(guān)這樣的一個特性。

首先來介紹二極管的開關(guān)特性：

①二極管靜態(tài)開關(guān)特性：

二極管的開關(guān)特性其實(shí)很簡單，它正向?qū)?，反向關(guān)斷，二極管的導(dǎo)通壓降硅管是0.7V，鍺管是0.3V，所以只要正向電壓大于0.7V就可以導(dǎo)通。當(dāng)我們所加電壓比較大時，可以忽略二極管導(dǎo)通壓降，等效為一個閉合的開關(guān);如何反向截止，等效為一個斷開的開關(guān)。

這就是二極管的靜態(tài)開關(guān)特性，下面我們說說它的動態(tài)開關(guān)特性。

②二極管動態(tài)開關(guān)特性：

我們看看下面的電路圖：

當(dāng)我們在輸入端ui輸入低電平0V的時候，此時VCC那端我們默認(rèn)電壓5V吧，這個時候構(gòu)成回路“VCC-R-VD-ui-地”二極管VD就導(dǎo)通了，此時，uo-VD-ui構(gòu)成一個回路，輸出端uo的電壓就是二極管兩端電壓是低電平0.7V;

如果輸入端ui輸入高電平5V時，那么VD就不會導(dǎo)通，此時，我們可以看成VCC-R-uo-地構(gòu)成一個回路。輸出端uo電壓就是VCC，也就是高電平。

現(xiàn)在，我們應(yīng)該比較清楚地知道了二極管的開關(guān)特性了。電阻R就是起到一個保護(hù)電路、限流的作用，不至于電流過大把VD燒壞。

其實(shí)，在這里我們就應(yīng)該注意到一個問題，低電平和高電平不是單單的5V、0V，不是固定值，而是有一定范圍的，這個范圍是要根據(jù)電路結(jié)果去考慮，這里我們就不做更深的分析了。

而且，輸入端接入低電平且保證二極管VD始終導(dǎo)通的時候，ui加入多少，輸出端uo電壓就是0.7+ui，仍然是低電平，大家想一想是不是。

下面，我們看看三極管的開關(guān)特性。

我們模電已經(jīng)學(xué)過三極管的特性了，這里就不多介紹了，我們先上圖看看三極管的電路圖和輸出特性曲線：

我們知道，當(dāng)BE兩端加反向電壓時，就是UBE<0，三極管截止，不導(dǎo)通，我們就認(rèn)為是開關(guān)斷開的一個狀態(tài)。

當(dāng)我們UBE加正向電壓，且ui>0.7V時，三極管開始導(dǎo)通，此時三極管處在輸出特性的放大區(qū)，我們繼續(xù)增大ui，iB增大，iC也增大，但是UCE(VCC-iC*Rc)減小，當(dāng)UCE減小到0.7V時，三極管就進(jìn)入飽和狀態(tài)，即使輸入電壓ui繼續(xù)增大，三極管也一直處于飽和導(dǎo)通，而此時輸出端電壓uo=UCE=0.3V，三極管集電極C和發(fā)射極E之間近似短路，相當(dāng)于開關(guān)閉合了。

我們看下圖所示的等效開關(guān)圖。