會(huì)員中心
會(huì)員注冊(cè)數(shù)字電路中的晶體二極管、晶體三極管（簡稱BJT）和MOS管等器件一般是以開關(guān)方式運(yùn)用的。研究這些器件的開關(guān)特性時(shí)，除了要研究它們?cè)趯?dǎo)通與截止兩種狀態(tài)下的靜止特性外，還要分析它們?cè)趯?dǎo)通和截止?fàn)顟B(tài)之間的轉(zhuǎn)變過程，即動(dòng)態(tài)特性。
一、晶體二極管的開關(guān)特性
1．靜態(tài)特性
二極管的靜態(tài)特性表現(xiàn)為：正向?qū)ǎㄍ饧?IMG align=absMiddle src="/jichu/UploadFiles_6678/201611/20161103194152254.gif" width=392 height=233>電壓vD＞門檻電壓VTH，一般鍺管約0.3V，硅管約0.7V），相當(dāng)于開關(guān)閉合；反向截止（外加電壓vD＜門檻電壓VTH），相當(dāng)于開關(guān)斷開。圖給出了一個(gè)硅二極管電路和對(duì)應(yīng)的靜態(tài)特性曲線。
2．動(dòng)態(tài)特性
二極管的動(dòng)態(tài)特性是指二極管在導(dǎo)通與截止兩種狀態(tài)轉(zhuǎn)換過程中的特性。由于晶體管內(nèi)部電荷的“建立”和“消散”都需要一個(gè)過程，所以完成兩種狀態(tài)之間的轉(zhuǎn)換需要一定的時(shí)間。通常把二極管從正向?qū)ǖ椒聪蚪刂顾枰臅r(shí)間稱為反向恢復(fù)時(shí)間，而把二極管從反向截止到正向?qū)ǖ臅r(shí)間稱為開通時(shí)間。相比之下，開通時(shí)間很短，一般可以忽略不計(jì)。因此，影響二極管開關(guān)速度的主要因素是反向恢復(fù)時(shí)間：
反向恢復(fù)時(shí)間tre＝存儲(chǔ)時(shí)間ts＋渡越時(shí)間tt
二、晶體三極管（BJT）的開關(guān)特性
1．靜態(tài)特性
晶體三極管（BJT）由集電結(jié)和發(fā)射結(jié)兩個(gè)PN結(jié)構(gòu)成。根據(jù)兩個(gè)PN結(jié)的偏置極性，三極管有截止、放大、飽和3種工作狀態(tài)。通過輸入電壓vI對(duì)基極電壓加以控制，可使三極管工作在截止、放大、飽和3種工作狀態(tài)。在數(shù)字電路中，三極管被作為開關(guān)元件工作在飽和與截止兩種狀態(tài)，相當(dāng)于一個(gè)由基極信號(hào)控制的無觸點(diǎn)開關(guān)，其作用對(duì)應(yīng)于觸點(diǎn)開關(guān)的“閉合”與“斷開”。
截止?fàn)顟B(tài)：當(dāng)輸入電壓vI小于晶體管閾值電壓VTH時(shí)，晶體管工作在截止?fàn)顟B(tài)，此時(shí)，晶體三極管類似于開關(guān)斷開。
飽和狀態(tài): 當(dāng)輸入電壓vI大于某一數(shù)值，使得晶體管的發(fā)射結(jié)和集電結(jié)均處于正偏時(shí)，晶體管工作在飽和狀態(tài)，此時(shí)，晶體三極管類似于開關(guān)接通。
圖2給出了一個(gè)簡單的NPN晶體三極管共射極開關(guān)電路和對(duì)應(yīng)的輸出特性曲線。
圖2
2．動(dòng)態(tài)特性
晶體三極管在飽和與截止兩種狀態(tài)轉(zhuǎn)換過程中具有的特性稱為三極管的動(dòng)態(tài)特性。三極管和二極管一樣，管子內(nèi)部也存在著電荷的建立與消失過程。因此，飽和與截止兩種狀態(tài)的轉(zhuǎn)換也需要一定的時(shí)間才能完成。晶體三極管動(dòng)態(tài)特性通常用“開通時(shí)間”和“關(guān)閉時(shí)間”衡量。
開通時(shí)間: 指三極管從截止到飽和導(dǎo)通所需要的時(shí)間，記為tON。
開通時(shí)間tON＝延遲時(shí)間td＋上升時(shí)間tr
關(guān)閉時(shí)間: 指三極管從飽和導(dǎo)通到截止所需要的時(shí)間，記為tOFF。
| 關(guān)閉時(shí)間tOFF＝存儲(chǔ)時(shí)間ts＋下降時(shí)間tf |
三、MOS管的開關(guān)特性
MOS集成電路的基本元件是MOS管。MOS管是一種電壓控制器件，它的3個(gè)電極分別稱為柵極(G)、漏極（D）和源極（S），由柵極電壓控制漏源電流。MOS管根據(jù)結(jié)構(gòu)的不同可分為P型溝道MOS管和N型溝道MOS管兩種，每種又可按其工作特性進(jìn)一步分為增強(qiáng)型和耗盡型兩類。
1．靜態(tài)特性
MOS管作為開關(guān)應(yīng)用時(shí)，同樣是交替工作在截止與飽和兩種工作狀態(tài)。
N溝道增強(qiáng)型MOS管的開關(guān)特性為：當(dāng)柵源電壓vGS＜開啟電壓VTN時(shí)，管子工作在截止?fàn)顟B(tài)，類似于開關(guān)斷開；當(dāng)柵源電壓vGS＞開啟電壓VTN（大約在1～2V之間），且漏源電壓加大到一定程度，滿足vDS≥vGS-VTN時(shí)，管子工作在飽和狀態(tài)，類似于開關(guān)接通。
P溝道增強(qiáng)型MOS管與N型溝道增強(qiáng)型MOS管所不同的是，其工作電壓vGS和vDS均為負(fù)電壓，開啟電壓VTP一般大約在-2.5～-1.0V之間。
2．動(dòng)態(tài)特性
MOS管在導(dǎo)通與截止兩種狀態(tài)發(fā)生轉(zhuǎn)換時(shí)同樣存在過渡過程，但其動(dòng)態(tài)特性主要取決于與電路有關(guān)的電容充、放電所需的時(shí)間，而MOS管內(nèi)部電荷“建立”和“消散”的時(shí)間很短。
返回頂部
刷新頁面
下到頁底