理想开关和半导体开关
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全球最专业的电力电子系统模拟工具PLECS瑞士PLEXIM GmbH公司开发的系统级电力电子仿真软件PLECS,目前在欧美使用的非常流行。
PLECS是一个用于电路和控制结合的多功能仿真软件,尤其适用于电力电子和传动系统。
不管在是工业领域中的开发者或是学术研究者,PLECS能够加速您对电气系统的设计和分析,大大缩短产品研发周期,提高科研效率。
PLECS以其准确快速的性能、友好的操作界面和诸多有意义的波形分析工具等众多优势,成为当今电力电子工程师追捧的一款仿真软件,被誉为“全球最专业的系统级电力电子电路仿真软件”。
PLEXIM GmbH公司打破了传统意义上的软件开发战略,八年来,该公司采集全球超过40多个国家的PLECS用户的反馈,对PLECS进行定期升级,更多符合电力电子研发工作人员使用的新功能,使得PLECS越来越多的受到使用者的青睐。
一、PLECS产品组成如今的PLECS,已经拥有PLECS Blockset(嵌套版本)(PLECS作为在MATLAB®/Simulink®运行环境下的一款高速电力电子电路仿真工具) 和PLECS Standalone版本(独立版本)两个版本。
版本也由2002年的1.0.1升级至如今的3.1.8。
1、PLECS Blockset (MATLAB/Simulink嵌套版)PLECS嵌套版是基于PLECS以MATLAB/Simulink为运行环境,作为Simulink的工具箱,和Simulnk下的其他模块并列存在,实现无缝兼容。
熟悉Simulink的用户,会很轻松的掌握PLECS软件的编辑原理。
PLECS是特别为电力电子系统的仿真而开发的,当仿真既含有电路部分又含有复杂的控制方案的系统时,它同样是一个非常有效实用的工具。
PLECS与MATLAB/Simulink的结合使用,既有效利用了MATLAB在系统级仿真时控制策略实现较为方便准确的优点,同时弥补了其在电力电子器件级仿真时模型不够精确,元件库不够丰富的缺点,大大的提高了Simulink的模拟仿真性能。
40 数字逻辑电路基础1.静态特性静态特性是指处于闭合状态或关断状态时,开关所具有的特性。
(1)理想开关处于断开状态时,开关的等效电阻R OFF =∞。
因此,无论U AK 在多大范围内变化,理想开关S 上通过的电流I OFF =0。
(2)理想开关处于闭合状态时,开关的等效电阻R ON =0。
因此,无论流过开关的电流在多大范围内变化,理想开关S 两端的电压U AK =0。
2.动态特性动态特性是指理想开关由断开状态转换到闭合状态,或由闭合状态转换为断开状态时,理想开关所呈现的特性。
(1)理想开关S 的开通时间t ON =0。
说明由断开状态转换到闭合状态时,理想开关不需要时间,可以瞬间完成。
(2)理想开关S 的关断时间t OFF =0。
说明由闭合状态转换到到断开状态时,理想开关也不需要时间,可以瞬间完成。
显然,上述理想开关S 在客观世界中是不存在的。
日常生活中的机械开关,如按压式的家庭用开关,推拉式的刀闸开关,控制电路通、断的继电器触点、接触器触点等,在一定电压和电流的范围内,静态特性与理想开关十分接近,但动态特性较差,完全满足不了数字电路一秒钟开关几百万次乃至数千万次的需要。
而由二极管、三极管构成的电子开关,其静态特性比机械开关的特性稍差,但它们的动态特性却是机械开关无法比拟的,基本上可以满足数字电路对开关的要求。
因此,作为电子开关的二极管、三极管和MOS 管广泛应用于数字电路中。
2.1.2 半导体二极管的开关特性半导体二极管的核心部分是一个PN 结,因此具有“单向导电”性。
当二极管处于正向偏置时,开关二极管导通。
导通二极管的电阻很小,为几十至几百欧,相当于一个闭合的电子开关;二极管处于反向偏置时呈截止状态。
截止时,二极管的电阻很大,一般硅二极管在10M Ω以上,锗二极管也有几十千欧至几百千欧,相当于一个断开的电子开关。
半导体二极管的开关特性在数字电路中起控制电流接通或关断的作用。
1.静态特性二极管的静态特性是指二极管在导通和截止两种稳定状态下的特性。
MOSFET的简述及工作原理及应用领域解析描述MOSFET(Metal Oxide Semiconductor Field Effect Transistor-金属氧化物半导体场效应晶体管)是一种半导体器件,广泛用于开关目的和电子设备中电子信号的放大。
由于MOSFET的尺寸非常小,因此MOSFET既可以是核心也可以是集成电路,可以在单个芯片中进行设计和制造。
MOSFET器件的引入带来了电子开关领域的变化。
1 什么是MOSFET?MOSFET是具有源极(Source),栅极(Gate),漏极(Drain)和主体(Body)端子的四端子设备。
通常,MOSFET的主体与源极端子连接,从而形成诸如场效应晶体管的三端子器件。
MOSFET通常被认为是晶体管,并且在模拟和数字电路中都使用。
这是MOSFET的基本介绍。
该设备的一般结构如下:场效应晶体管根据上述MOSFET结构,MOSFET的功能取决于沟道宽度中发生的电气变化以及载流子(空穴或电子)的流动。
电荷载流子通过源极端子进入通道,并通过漏极离开。
沟道的宽度由称为栅极的电极上的电压控制,该电极位于源极和漏极之间。
它与极薄的金属氧化物层附近的通道绝缘。
器件中存在的MOS容量是整个操作的关键部分。
带有端子的MOSFETMOSFET可以通过两种方式发挥作用:1)耗尽模式(Depletion Mode)2)增强模式(Enhancement Mode)耗尽模式当栅极端子两端没有电压时,该通道将显示其最大电导。
而当栅极端子两端的电压为正或负时,则沟道电导率会降低。
举例:增强模式当栅极端子两端没有电压时,该器件将不导通。
当栅极端子两端的电压最大时,该器件将显示出增强的导电性。
增强模式2 MOSFET的工作原理MOSFET器件的主要原理是能够控制源极端子和漏极端子之间的电压和电流。
它几乎像一个开关一样工作,并且该设备的功能基于MOS电容器。
MOS电容器是MOSFET的主要部分。