《数字电子技术基础》第五版教学课件清华大学阎石王红.pdf
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邮政编码:半导体基础知识(1••常用:硅Si ,锗Ge半导体基础知识(2)•杂质半导体•N型半导体多子:自由电子少子:空穴半导体基础知识(2)•杂质半导体•P型半导体多子:空穴少子:自由电子半导体基础知识(3)•PN结的形成•空间电荷区(耗尽层)•扩散和漂移半导体基础知识(4)•PN结的单向导电性•外加正向电压半导体基础知识(4)•PN结的单向导电性•外加反向电压半导体基础知识(5)反向截止区反向击穿区第三章3.1 概述•获得高、低电平的基本原理正逻辑:高电平表示1,低电平表示0负逻辑:高电平表示03.2半导体二极管门电路半导体二极管的结构和外特性(Diode)•二极管的结构:PN结+ 引线二极管的开关等效电路:二极管的动态电流波形:3.2.2 二极管与门3.2.3 二极管或门111101110000Y B A 2.3V 以上为1以下为0二极管构成的门电路的缺点•电平有偏移,••只用于IC内部电路•(3.3 CMOS 门电路3.3.1 MOS一、MOSPN结(以N沟道增强型MOS管为例)以N沟道增强型为例:以N 沟道增强型为例:当加+V DS 时,V GS =0时,D-S加上+V GS ,且足够大至V (N 型层)二、输入特性和输出特性①对动态有影响。
②输出特性:i D= f (V DS)漏极特性曲线(分三个区域)①截止区②恒流区③可变电阻区漏极特性曲线(分三个区域)截止区:V<V GS(th)GS漏极特性曲线(分三个区域)恒流区: i D )(2)()1(D th GS GS th GS GS DS D i V V V V I i >>−=下,当漏极特性曲线(分三个区域)可变电阻区:当V DS 常数(电阻)≈D DS i V三、MOS 管的基本开关电路管所以当当只要因为GS IH I GS IL I OFF D ON ON OFF S D MOS th V V V th V V V R R R R R −⎯>=⎯<=<<<<Ω>109)()(,四、等效电路OFF五、MOS管的四种类型•增强型•耗尽型导电沟道CMOS门电路《数字电子技术基础》第五版3.3.2 CMOS 反相器的电路结构和工作原理一、电路结构二、电压、电流传输特性I DD I N TH GS OL O PTH GS DD I OH O NTH GS I V T T T T V V V V BC V V T T V V V CD V V V T T V V AB 21021211221=−<<∗==⇒−>∗==⇒<∗参数完全对称,若同时导通段:截止导通,段:截止导通,段:,,)()()(三、输入噪声容限在输出变化允许范围内基本不变;的一定范围内,和偏离在IL IH I V V V V•V DD来提高噪声容限3.3.3 CMOS 反相器的静态输入和输出特性一、输入特性0≤v I≤V DD保护电路不起作用v I>V DD+0.7VD1导通<-0.7VvI vI<-0.7VD2导二、输出特性GS OL V I V 下,同样的低电平输出特性).1二、输出特性越少下,同样的高电平输出特性GS OH V I V .1结论:CMOS门的参数• 1.CMOS• 2.因为V DD的电压传输特性因• 3.V IH=V OH≈V DD耗……都不同。