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1、2. 1. 1 理想理想(lxing)开关的开关特性开关的开关特性一、一、 静态静态(jngti)特性特性1. 断开断开(dun ki)2. 闭合闭合2. 1 半导体二极管半导体二极管 、三极管、三极管和和 MOS 管的开关特性管的开关特性 SAK第一页，共14页。二、动态二、动态(dngti)特性特性1. 开通开通(kitng)时时间：间：2. 关断时间关断时间(shjin)：闭合）闭合）（断开（断开断开）断开）（闭合（闭合普通开关：普通开关：静态特性好，动态特性差静态特性好，动态特性差半导体开关：半导体开关：静态特性较差，动态特性好静态特性较差，动态特性好几百万几百万/ /秒秒几千万几千万
2、/ /秒秒SAK第二页，共14页。2. 1. 2 半导体二极管的开关半导体二极管的开关(kigun)特性特性一、静态一、静态(jngti)特特性性1. 外加外加(wiji)正向电压正向电压(正偏正偏)二极管导通二极管导通( (相当于开关闭合相当于开关闭合) )2. 外加反向电压外加反向电压( (反偏反偏) )二极管截止二极管截止( (相当于开关断开相当于开关断开) )硅二极管伏安特性硅二极管伏安特性阴极阴极A阳极阳极KPN结结- -AK+ +P区区N区区+- - - - -正向正向导通区导通区反向反向截止区截止区反向反向击穿区击穿区0.5 0.7/ /mA/ /V0第三页，共14页。D+ +-
3、 -+ +- -二极管的开关二极管的开关(kigun)作用：作用： 例例 uO = 0 VuO = 2.3 V电路电路(dinl)如图所示，如图所示，试判别试判别(pnbi)二极管的工作二极管的工作状态及输出电压。状态及输出电压。二极管截止二极管截止二极管导通二极管导通 解解 D0.7 V+ +- -第四页，共14页。二、动态二、动态(dngti)特性特性1. 二极管的电容二极管的电容(dinrng)效应效应结电容结电容 C j扩散电容扩散电容 C D2. 二极管的开关时间二极管的开关时间电容效应使二极管电容效应使二极管的通断需要一段延的通断需要一段延迟时间才能迟时间才能(c(c inin n
4、g)ng)完成完成tt00( (反向恢复时间反向恢复时间) )ton 开通时间开通时间toff 关断时间关断时间第五页，共14页。一、静态一、静态(jngti)(jngti)特性特性NPN2. 1. 3 半导体三极管的开关半导体三极管的开关(kigun)特性特性发射结发射结集电结集电结发射极发射极emitter基极基极base集电极集电极collectorbiBiCec( (电流电流(dinli)(dinli)控制型控制型) )1. 结构、符号和输入、输出特性结构、符号和输入、输出特性( (2) ) 符号符号NNP( (Transistor) )( (1) ) 结构结构第六页，共14页。(3)
5、 (3) 输入输入(shr)(shr)特性特性(4) 输出特性输出特性iC / mAuCE /V50 A40A30 A20 A10 AiB = 00 2 4 6 8 4321放大放大(fngd)区区截止截止(jizh)区区饱饱和和区区0uBE /ViB / A发射结正偏发射结正偏放大放大i C= iB集电结反偏集电结反偏饱和饱和 i C iB两个结正偏两个结正偏I CS= IBS临界临界截止截止iB 0, iC 0两个结反偏两个结反偏电流关系电流关系状态状态 条条 件件第七页，共14页。2. 开关开关(kigun)应用举例应用举例发射结反偏发射结反偏 T T 截止截止(jizh)(jizh)发
6、射结正偏发射结正偏 T 导通导通+ RcRb+VCC (12V)+uo iBiCTuI3V-2V2 k 2.3 k 放大放大(fngd)还是饱还是饱和？和？第八页，共14页。饱和饱和(boh)导通条件：导通条件：+ RcRb+VCC +12V+uo iBiCTuI3V-2V2 k 2.3 k 因为因为(yn wi)所以所以(suy)第九页，共14页。二、动态二、动态(dngti)(dngti)特性特性3-2t00.9ICS0.1ICSt030.3t0第十页，共14页。2. 1. 4 MOS 管的开关管的开关(kigun)特性特性( (电压电压(diny)(diny)控控制型制型) )MOS（M
7、ental Oxide Semiconductor） 金属金属(jnsh) 氧化物氧化物 半导体场效应管半导体场效应管一、一、 静态特性静态特性1. 结构和特性结构和特性：(1) N 沟道沟道 栅极栅极 G漏极漏极 DB 源极源极 S3V4V5VuGS = 6ViD /mA42643210uGS /ViD /mA43210246810uDS /V可可变变电电阻阻区区恒流区恒流区UTNiD开启电压开启电压UTN = 2 V+ +- -uGS+ +- -uDS衬衬底底漏极特性漏极特性转移特性转移特性uDS = 6V截止区截止区第十一页，共14页。P 沟道增强型沟道增强型 MOS 管管与与 N 沟道
8、有对偶沟道有对偶(du u)关关系。系。 (2) P 沟道沟道(u do) 栅极栅极(shn (shn j)j) G G漏极漏极 DB 源极源极 SiD+ +- -uGS+ +- -uDS衬衬底底iD /mAiD /mA-2-40-1-2-3-40-10-8-6-4-2- 3V- 4V- 5VuGS = - 6V-1-2-3-4-6uGS /VuDS /V可可变变电电阻阻区区恒流区恒流区 漏极特性漏极特性 转移特性转移特性截止区截止区UTPuDS = - 6V开启电压开启电压UTP = - 2 V参考方向参考方向第十二页，共14页。2. MOS管的开关管的开关(kigun)作用：作用：(1) N 沟道沟道(u do)增强型增强型 MOS 管管+VDD+10VRD20 k BGDSuIuO+VDD+10VRD20 k GDSuIuO开启开启(kiq)电电压压UTN = 2 ViD+VDD+10VRD20 k GDSuIuORONRD第十三页，共14页。(2) P 沟道沟道(u do)增强型增强型 MOS 管管-VDD-10VRD20 k BGDSuIuO-VDD-10VRD20 k GDSuIuO开启开启(kiq)电电压压UTP = - 2 V-VDD-10VRD20 k GDSuIuOiD第十四页，共14页。
