晶体管的开关特性

晶体管的开关原理
晶体管是一种用于控制电流流动的电子器件。

它由三个区域组成：发射区域(Emitter)、基区域(Base)和集电区域(Collector)。

晶体管的开关原理基于PN结的门控特性。

在晶体管中，PN结扮演着关键的角色。

PN结由一个N型半
导体和一个P型半导体组成，形成一个电荷分布不均匀的区域。

在PN结中，N型半导体的电子与P型半导体的空穴发生
复合，产生一个带电区域，称为耗尽区域。

当没有电压应用到晶体管的基极时，耗尽区域扩展到整个PN 结，并阻止电流流动。

这时，晶体管处于关闭状态。

然而，当在基极上施加一个正向电压时，P型半导体变得更加
正向偏置，N型半导体变得更加负向偏置。

这样，耗尽区域被压缩，形成一个导电通道，允许电流流动。

晶体管处于打开状态。

控制晶体管状态的电压称为基极电压。

当基极电压低于一个特定的阈值电压时，晶体管关闭；当基极电压高于该阈值电压时，晶体管打开。

这使晶体管能够被用作一个开关，用来控制电流的流动。

总之，晶体管的开关原理基于PN结的门控特性。

通过对基极
电压的控制，晶体管可以在关闭和打开状态之间切换，实现电流的开关控制。

03
数字信号处理系统的设计和实现需要考虑逻辑门电路
的特性和性能，以确保信号处理的准确性和实时性。
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OR门
总结词
实现任一输入为1时，输出就为1的逻辑功能。
详细描述
当任一输入端输入高电平（1）时，晶体管导通，输出端输出低电平（0）；当两 个输入端都输入低电平（0）时，晶体管截止，输出端输出高电平（1）。
NOT门
总结词
实现输入为1时输出为0，输入为0时输出为1的逻辑功能。
详细描述
当输入端输入高电平（1）时，晶体管截止，输出端输出低电平（0）；当输入端输入低电平（0）时，晶体管导 通，输出端输出高电平（1）。
详细描述
Toggle AND门在逻辑功能上相当于与门和 非门的组合，其特点是当两个输入信号同时 为高电平时，输出信号才为高电平。当一个 输入信号为高电平而另一个为低电平时，输 出信号为低电平。这种门电路常用于实现双 控制逻辑功能。
Toggle OR门
要点一
总结词
Toggle OR门是一种双控制信号输入的逻辑门电路，当两 个输入信号同时为低电平时，输出信号才为低电平。
详细描述
Non-Blocking OR门的逻辑功能相当于普通的或门，其 特点是当输入信号为低电平时，无论其他控制信号的状 态如何，输出信号都为低电平。这种门电路常用于实现 单向逻辑控制功能。
Left-Input AND门
总结词
Left-Input AND门是一种单输入控制信号 的逻辑门电路，当输入信号为高电平时，输 出信号也为高电平。
晶体管的开关特性 与32种基本逻辑门 电路
目录
• 晶体管的开关特性 • 基本逻辑门电路 • 32种基本逻辑门电路 • 逻辑门电路的应用

晶体管由截止区转换到饱和区，或由饱和区转换到截 止区，可以通过加在其输入端的外界信号来实现，因此转 换速度极快，可达每秒几十万次到几百万次，甚至更高。
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半导体器件物理
第五章 晶体管的开关特性
5.1 二极管的开关作用和反向恢复时间
利用二极管正、反向电流相差悬殊这一特 性，可以把二极管作开关使用。当开关K打向 A时，二极管处于正向，电流很大，相当于接 有负载的外回路与电源相连的开关闭合，回路 处于接通状态（开态）；若把K打向B，二极 管处于反向，反向电流很小，相当于外回路的 开关断开，回路处于断开状态（关态）。
练习
P106 1，4，5
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第五章 晶体管的开关特性
开关晶体管的工作状态
晶体管的工作状态完全由直流偏置情况决定。从共射输出
特性曲线上可以看出，随着偏置电压的不同，晶体管的工作区域 可以分为饱和区、放大区和截止区三个区域。
此外，当晶体管的发射极和集电极相互交换，晶体管处于倒 向运用状态时，也应该同样存在上述三个区域。
随着势垒区边界上的空穴和电子密度的增 加，P-N结上的电压逐步上升，在稳态即为VJ。 此时，二极管就工作在导通状态。
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第五章 晶体管的开关特性
当某一时刻在外电路上加的正脉冲跳变为负脉冲， 此时，正向时积累在各区的大量少子要被反向偏置电压 拉回到原来的区域，开始时的瞬间，流过P-N结的反向 电流很大，经过一段时间后，原本积累的载流子一部分 通过复合，一部分被拉回原来的区域，反向电流才恢复 到正常情况下的反向漏电流值IR。正向导通时少数载流 子积累的现象称为电荷储存效应。二极管的反向恢复过 程就是由于电荷储存所引起的。反向电流保持不变的这 段时间就称为储存时间ts。在ts之后，P-N结上的电流到 达反向饱和电流IR，P-N结达到平衡。定义流过P-N结 的反向电流由I2下降到0.1 I2时所需的时间为下降时间tf。 储存时间和下降时间之和（ts+tf）称为P-N结的关断时 间（反向恢复时间）。

？
二
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Physics of Semiconductor Devices
晶体管的反向击穿电压
1 集电极－基极反向击穿电压（发射极开路）：BVCBO
（共基极连接）即：集电极－基极之间容许的最高反向偏压
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3．贮存电荷和贮存时间
ts
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基区注入空穴与复合减少的空穴相等时，基区积累电荷不再变化
处于过驱动状态，基极驱动电流很大
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2 集电极－发射极反向击穿电压（基极开路）：BVCEO
基极开路，电流ICEO随电压增加而增 加，当反向电流达到规定的反向电流
时 所 对 应 的 电 压 即 为 BVCEO 。 在 软 击 穿时，实测的BVCEO 比ICEO趋近无穷大 时所对应的电压小很多。
软击穿
硬击穿
BVCBO
VB VCB
当 反 向 电 流 得 到 规 定 的 反 向 电 流 时 所 对 应 的 电 压 即 为 BVCBO 。 软 击 穿 时 BVCBO比雪崩击穿电压VB低；硬击穿特性情况， BVCBO由VB决定。
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2、测量方法是用高电压大内阻的电源测量，当管子处于软击 穿状态下由于电源内阻大所以输出的电流很小，这样就不能导 致电流击穿。这是管子两端的电压就是软击穿电压，用两端电 压除以电流值就能得到软击穿电阻值。