3,0,1 理想开关的开关特性? ideal?
一,静态特性
1,断开
0 O F FO F F IR,
0 0 AKON UR,
2,闭合
3.0 半导体二极管,三极管和 MOS 管的开关特性
SA K
二、动态特性
1,开通时间：
2,关断时间：
闭合）（断开断开）（闭合普通开关,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 /秒几千万 /秒
0on?t
0of f?t
SA K
3,0,2 半导体二极管的开关特性一、静态特性
1,外加正向电压 (正偏 )
二极管导通 (相当于开关闭合 ) V7.0
D?U
2,外加反向电压 (反偏 ) V5.0?DU
二极管截止 (相当于开关断开 ) 0
D?I
硅二极管伏安特性阴极
A
阳极
K
PN结
-A K+ DU
DI
P区 N区
++++
++++
- -- -
- -- -
正向导通区反向截止区反向击穿区
0.5 0.7
/mADI
/V0
(BR)U
DU
D
+
- I
u
+
-Ou
二极管的开关作用：
[例 ]
V2L II Uu uO = 0 V
V3H II Uu uO = 2.3 V
电路如图所示，
V3 V 2I 或u
试判别二极管的工作状态及输出电压。
二极管截止二极管导通
[解 ]
0.7 V+ -
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
ont offt
电容效应使二极管的通断需要 一段延迟时间才能完成
tI
u
Di
t
0
0
(反向恢复时间 )
ns 5)( rro ffon ttt ≤
ton — 开通时间
toff — 关断时间一、静态特性
NPN
3,0,3 半导体三极管的开关特性发射结集电结发射极 emitter
基极
base
集电极 collector
b
iB i
C
e
c
(电流控制型 )
1,结构、符号和输入、输出特性
(2) 符号
N
N
P
(Transistor)
(1) 结构
(3) 输入特性
CE)( BEB uufi?
(4) 输出特性
B)( CEC iufi?
iC / mA
uCE /V
50 μA
40μA
30 μA
20 μA
10 μA
iB = 0
0 2 4 6 8
4
3
2
1
放大区截止区饱和区
0CE?u
V1CE?u
0 uBE /V
iB / μA 发射结正偏放大 i C=? iB 集电结反偏饱和 i C ＜? iB 两个结正偏
I CS=? IBS临界截止 iB ≈ 0,iC ≈ 0 两个结反偏电流关系状态 条 件
2,开关应用举例
V2 )1( L II Uu
V3 )2( H II Uu
发射结反偏 T 截止
0 0 CB ii
V12CCO Vu
发射结正偏 T 导通呵,我先得计算计算再说 !
+
Rc
Rb
+VCC (12V)
+
uo
iB
iC
T
uI
3V
-2V
2 k?
1002.3 k?
放大还是饱和？
b
BEI
B R
uui
c
C E SCCCS
BS R
UVII
BSB Ii? 饱和 T
饱和导通条件：
CC
B B S
c
ViI R
+
Rc
Rb
+VCC
+12V
+
uo
iB
+
iC
T
uI
3V
-2V
2 k?
1002.3 k?
mA 1mA3.2 7.03
mA 06.0mA21 0 012
c
CC?
R
V
V )7.0( BE?u
V 3.0C E SO Uu? ≤因为 所以
BEu
BEu
二、动态特性
ont offt
3
-2
t
V/Iu
0
0.9ICS
0.1ICS
Ci
t0
V/Ou
o f f t三极管饱和程度
3
0.3 t
0
on t三 极 管 切 止 程 度逻辑关系,
Vi Vo A F
-2V 12V 0 1
3V 0.3V 1 0
实现非逻辑 !
MOSFET a little more!
The model of the OSFET can be described by the
following
2
2
,0,
,[ 2( ) ],,
,( ),,
,2 ( )
2
D G S T
D G S T D S D S G S T D S G S T
D G S T G S T D S G S T
n o x D
m G S T
o x G S
i v V
i K v V v v v V v v V
i K v V v V v v V
diW
K g K v V
t L dv
切 止 区不 饱 和 区 且饱 和 区 且击穿区,
D S D Sv B V?
(一般不用 )
3,0,4 MOS 管的开关特性
(电压控制型 )
MOS（ Metal – Oxide – Semiconductor）
金属 – 氧化物 – 半导体 场效应管
Field-Effect-Transistor一,静态特性
1,结构和特性,
(1) N 沟道栅极
G
漏极 D
B
源极 S
又叫饱和区
3V
4V
5V
uGS = 6V
iD /mA
42 6
4
3
2
1
0 uGS /V
iD /mA
4
3
2
1
0 2 4 6 8 10 uDS /V
可变电阻区恒流区
UTN
iD 开启电压
UTN = 2 V
+
-uGS
+
-
uDS
衬底漏极特性 转移特性
uDS = 6V
截止区又叫不饱和区
P 沟道增强型 MOS 管与 N 沟道有对偶关系。
(2) P 沟道栅极
G
漏极 D
B
源极 S
iD
+
-uGS
+
-
uDS
衬底
iD /mA iD /mA
-2-4 0-1
-2
-3
-4
0-10 -8 -6 -4 -2
- 3V
- 4V
- 5V
uGS = - 6V
-1
-2
-3
-4
-6 uGS /VuDS /V
可变电阻区恒流区漏极特性 转移特性截止区 U
TP
uDS = - 6V
开启电压
UTP = - 2 V
参考方向
2,MOS管的开关作用：
TNI Uu?
DDOHO VUu V0OLO Uu
(1) N 沟道增强型 MOS 管
+VDD
+10V
RD
20 k?
B
G
D
S
uI
uO
+VDD
+10V
RD
20 k?
G
D
S
uI
uO
TNI Uu?
开启电压
UTN = 2 V
iD
+VDD
+10V
RD
20 k?
G
D
S
uI
uO
RON
iouu
低 高高 低非门 !
TPI Uu?
DDOLO VUu V0OLO Uu
(2) P 沟道增强型 MOS 管
-VDD
-10V
RD
20 k?
B
G
D
S
uI
uO
-VDD
-10V
RD
20 k?
G
D
S
uI
uO
TPI Uu?开启电压
UTP =? 2 V
-VDD
-10V
RD
20 k?
G
D
S
uI
uO
iD
Ron
一,静态特性
1,断开
0 O F FO F F IR,
0 0 AKON UR,
2,闭合
3.0 半导体二极管,三极管和 MOS 管的开关特性
SA K
二、动态特性
1,开通时间：
2,关断时间：
闭合）（断开断开）（闭合普通开关,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 /秒几千万 /秒
0on?t
0of f?t
SA K
3,0,2 半导体二极管的开关特性一、静态特性
1,外加正向电压 (正偏 )
二极管导通 (相当于开关闭合 ) V7.0
D?U
2,外加反向电压 (反偏 ) V5.0?DU
二极管截止 (相当于开关断开 ) 0
D?I
硅二极管伏安特性阴极
A
阳极
K
PN结
-A K+ DU
DI
P区 N区
++++
++++
- -- -
- -- -
正向导通区反向截止区反向击穿区
0.5 0.7
/mADI
/V0
(BR)U
DU
D
+
- I
u
+
-Ou
二极管的开关作用：
[例 ]
V2L II Uu uO = 0 V
V3H II Uu uO = 2.3 V
电路如图所示，
V3 V 2I 或u
试判别二极管的工作状态及输出电压。
二极管截止二极管导通
[解 ]
0.7 V+ -
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
ont offt
电容效应使二极管的通断需要 一段延迟时间才能完成
tI
u
Di
t
0
0
(反向恢复时间 )
ns 5)( rro ffon ttt ≤
ton — 开通时间
toff — 关断时间一、静态特性
NPN
3,0,3 半导体三极管的开关特性发射结集电结发射极 emitter
基极
base
集电极 collector
b
iB i
C
e
c
(电流控制型 )
1,结构、符号和输入、输出特性
(2) 符号
N
N
P
(Transistor)
(1) 结构
(3) 输入特性
CE)( BEB uufi?
(4) 输出特性
B)( CEC iufi?
iC / mA
uCE /V
50 μA
40μA
30 μA
20 μA
10 μA
iB = 0
0 2 4 6 8
4
3
2
1
放大区截止区饱和区
0CE?u
V1CE?u
0 uBE /V
iB / μA 发射结正偏放大 i C=? iB 集电结反偏饱和 i C ＜? iB 两个结正偏
I CS=? IBS临界截止 iB ≈ 0,iC ≈ 0 两个结反偏电流关系状态 条 件
2,开关应用举例
V2 )1( L II Uu
V3 )2( H II Uu
发射结反偏 T 截止
0 0 CB ii
V12CCO Vu
发射结正偏 T 导通呵,我先得计算计算再说 !
+
Rc
Rb
+VCC (12V)
+
uo
iB
iC
T
uI
3V
-2V
2 k?
1002.3 k?
放大还是饱和？
b
BEI
B R
uui
c
C E SCCCS
BS R
UVII
BSB Ii? 饱和 T
饱和导通条件：
CC
B B S
c
ViI R
+
Rc
Rb
+VCC
+12V
+
uo
iB
+
iC
T
uI
3V
-2V
2 k?
1002.3 k?
mA 1mA3.2 7.03
mA 06.0mA21 0 012
c
CC?
R
V
V )7.0( BE?u
V 3.0C E SO Uu? ≤因为 所以
BEu
BEu
二、动态特性
ont offt
3
-2
t
V/Iu
0
0.9ICS
0.1ICS
Ci
t0
V/Ou
o f f t三极管饱和程度
3
0.3 t
0
on t三 极 管 切 止 程 度逻辑关系,
Vi Vo A F
-2V 12V 0 1
3V 0.3V 1 0
实现非逻辑 !
MOSFET a little more!
The model of the OSFET can be described by the
following
2
2
,0,
,[ 2( ) ],,
,( ),,
,2 ( )
2
D G S T
D G S T D S D S G S T D S G S T
D G S T G S T D S G S T
n o x D
m G S T
o x G S
i v V
i K v V v v v V v v V
i K v V v V v v V
diW
K g K v V
t L dv
切 止 区不 饱 和 区 且饱 和 区 且击穿区,
D S D Sv B V?
(一般不用 )
3,0,4 MOS 管的开关特性
(电压控制型 )
MOS（ Metal – Oxide – Semiconductor）
金属 – 氧化物 – 半导体 场效应管
Field-Effect-Transistor一,静态特性
1,结构和特性,
(1) N 沟道栅极
G
漏极 D
B
源极 S
又叫饱和区
3V
4V
5V
uGS = 6V
iD /mA
42 6
4
3
2
1
0 uGS /V
iD /mA
4
3
2
1
0 2 4 6 8 10 uDS /V
可变电阻区恒流区
UTN
iD 开启电压
UTN = 2 V
+
-uGS
+
-
uDS
衬底漏极特性 转移特性
uDS = 6V
截止区又叫不饱和区
P 沟道增强型 MOS 管与 N 沟道有对偶关系。
(2) P 沟道栅极
G
漏极 D
B
源极 S
iD
+
-uGS
+
-
uDS
衬底
iD /mA iD /mA
-2-4 0-1
-2
-3
-4
0-10 -8 -6 -4 -2
- 3V
- 4V
- 5V
uGS = - 6V
-1
-2
-3
-4
-6 uGS /VuDS /V
可变电阻区恒流区漏极特性 转移特性截止区 U
TP
uDS = - 6V
开启电压
UTP = - 2 V
参考方向
2,MOS管的开关作用：
TNI Uu?
DDOHO VUu V0OLO Uu
(1) N 沟道增强型 MOS 管
+VDD
+10V
RD
20 k?
B
G
D
S
uI
uO
+VDD
+10V
RD
20 k?
G
D
S
uI
uO
TNI Uu?
开启电压
UTN = 2 V
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+VDD
+10V
RD
20 k?
G
D
S
uI
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RON
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低 高高 低非门 !
TPI Uu?
DDOLO VUu V0OLO Uu
(2) P 沟道增强型 MOS 管
-VDD
-10V
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20 k?
B
G
D
S
uI
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-VDD
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RD
20 k?
G
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S
uI
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TPI Uu?开启电压
UTP =? 2 V
-VDD
-10V
RD
20 k?
G
D
S
uI
uO
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Ron
