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1、2.1.12.1.1理想开关的开关特性理想开关的开关特性一、一、 静态特性静态特性1.1.断开断开2.2.闭合闭合2.12.1半导体二极管半导体二极管 、三极管、三极管和和 MOSMOS管的开关特性管的开关特性 S SA AK K晶体管开关特性二、动态特性二、动态特性1.1.开通时间：开通时间：2.2.关断时间：关断时间：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/ /秒秒S SA AK K晶体管开关特性2.1.22.1
2、.2半导体二极管的开关特性半导体二极管的开关特性一、静态特性一、静态特性1.1.外加正向电压外加正向电压( (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) )2.2.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 A阳极阳极K KPNPN结结- -A AK K+ +P P区区N 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0.50.5 0.70.7/ /mAmA/ /V V0 0晶体管开关特性D D+ +- -+ +- -二极管
3、的开关作用：二极管的开关作用： 例例 u uOO=0V=0Vu uOO=2.3V=2.3V电路如图所示，电路如图所示，试判别二极管的工作试判别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 D D0.7V0.7V+ +- -晶体管开关特性二、动态特性二、动态特性1.1.二极管的电容效应二极管的电容效应结电容结电容 C C j j扩散电容扩散电容 CCD D2.2.二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的通断需要一段延一段延迟时间才能完成迟时间才能完成t tt t0 00 0( (反向恢复时间反向恢复时间) )t t
4、onon开通时间开通时间t toffoff关断时间关断时间晶体管开关特性一、静态特性一、静态特性NPNNPN2.1.32.1.3半导体三极管的开关特性半导体三极管的开关特性发射结发射结集电结集电结发射极发射极e emittermitter基极基极b basease集电极集电极c collectorollectorb bi iB Bi iC Ce ec c( (电流控制型电流控制型) )1.1.结构、符号和输入、输出特性结构、符号和输入、输出特性( (2 2) ) 符号符号N NN NP P( (TransistorTransistor) )( (1 1) ) 结构结构晶体管开关特性( (3 3
5、) ) 输入特性输入特性(4)(4)输出特性输出特性i iC C /mAmAu uCECE /V/V50A50A40A40A30A30A20A20A10A10Ai iB B=0=002468024684 43 32 21 1放大区放大区截止区截止区饱饱和和区区0 0u uBEBE /V/Vi iB B / A A发射结正偏发射结正偏放大放大i i C C= i iB B集电结反偏集电结反偏饱和饱和 i iCC i iB B两个结正偏两个结正偏I I CSCS= I IBSBS临界临界截止截止i iBB0,0,i iCC0 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 件件晶体管开关特性
6、2.2.开关应用举例开关应用举例发射结反偏发射结反偏 T T截止截止发射结正偏发射结正偏 T T导通导通+ + R Rc cR Rb b+V+VCCCC(12V)(12V)+ +u uo o i iB Bi iC CT Tu uI I3V3V-2V-2V2k2k 2.3k2.3k 放大还放大还是饱和是饱和？晶体管开关特性饱和导通条件：饱和导通条件：+ + R Rc cR Rb b+V+VCCCC+12V+12V+ +u uo o i iB Bi iC CT Tu uI I3V3V-2V-2V2k2k 2.3k2.3k 因为因为所以所以晶体管开关特性二、动态特性二、动态特性3 3-2-2t t0
7、 00.90.9I ICSCS0.10.1I ICSCSt t0 03 30.30.3t t0 0晶体管开关特性2.1.4MOS2.1.4MOS管的开关特性管的开关特性( (电压控制型电压控制型) )MOSMOS（MMentalentalO OxidexideS Semiconductoremiconductor） 金属金属 氧化物氧化物 半导体半导体场效应管场效应管一、一、 静态特性静态特性1.1.结构和特性结构和特性：(1)N(1)N沟道沟道 栅极栅极 G G漏极漏极 D DBB源极源极 S S3V3V4V4V5V5Vu uGSGS=6V=6Vi iDD/mA/mA4 42 26 64 4
8、3 32 21 10 0u uGSGS/V/Vi iDD/mA/mA4 43 32 21 10 02 24 46 68 81010u uDSDS/V/V可可变变电电阻阻区区恒流区恒流区U UTNTNi iD D开启电压开启电压U UTNTN=2V=2V+ +- -u uGSGS+ +- -u uDSDS衬衬底底漏极特性漏极特性转移特性转移特性u uDSDS=6V=6V截止区截止区晶体管开关特性PP沟道增强型沟道增强型 MOSMOS管管与与 NN沟道有对偶关系。沟道有对偶关系。 (2)P(2)P沟道沟道 栅极栅极 G G漏极漏极 D DBB源极源极 S Si iD D+ +- -u uGSGS+
9、 +- -u uDSDS衬衬底底i iDD/mA/mAi iDD/mA/mA-2-2-4-40 0-1-1-2-2-3-3-4-40 0-10-10 -8-8 -6-6 -4-4 -2-2-3V-3V-4V-4V-5V-5Vu uGSGS=-6V=-6V-1-1-2-2-3-3-4-4-6-6u uGSGS/V/Vu uDSDS/V/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U UTPTPu uDSDS=-6V=-6V开启电压开启电压U UTPTP=-2V=-2V参考方向参考方向晶体管开关特性2.MOS2.MOS管的开关作用：管的开关作用：(1)N(1)N沟
10、道增强型沟道增强型 MOSMOS管管+ +V VDDDD+10V+10VR RD D20k20k B BG GD DS Su uI Iu uO O+ +V VDDDD+10V+10VR RD D20k20k G GD DS Su uI Iu uO O开启电压开启电压U UTNTN=2V=2Vi iD D+ +V VDDDD+10V+10VR RD D20k20k G GD DS Su uI Iu uO OR RONONR RD D晶体管开关特性(2)P(2)P沟道增强型沟道增强型 MOSMOS管管- -V VDDDD-10V-10VR RD D20k20k B BG GD DS Su uI Iu uO O- -V VDDDD-10V-10VR RD D20k20k G GD DS Su uI Iu uO O开启电压开启电压U UTPTP= 2V2V- -V VDDDD-10V-10VR RD D20k20k G GD DS Su uI Iu uO Oi iD D晶体管开关特性
