数字电子技术 第3章 2 (29).pptVIP

* 二极管开关特性简述： 1. 二极管两种工作状态：导通——截止。 2. 二极管两种工作状态之间转换速度决定器件的开关速度。 3. 理论与实践证明:二极管从正向导通到反向截止的转换过程比截止到导通时间长。故着重讨论二极管从正向导通到反向截止的转换过程。 二极管的开关特性 .从正向导通到截止有一个反向恢复过程 在0～t1：vI=vF，D通，i=IF VFVD(0.7V)，VD略去 在t1时，vI从VF突变到-VR 维持ts后：反向i↓，在经过tt后，i↓至很小＝0.1IR，才反向截止。 tre=ts+tt称反向恢复时间，使D的开关速度受到限制。 ? 二.产生反向恢复过程的原因—— 1.加正电压＋VF时： P区多子空穴和N区多子电子向对方扩散进入对方区域，在对方区域中并不是立即和对方的多子复合，而是在一定的路程LP（N）（扩散长度）内，一方面继续扩散，一方面复合消失，这样就在扩散长度内存储了一定数量的载流子(非平衡少数载流子)，并且在靠近结边缘浓度最大，离结越远，浓度越小。 电荷存储效应：正向导通时， 非平衡少数载流子积累的现象。 2.＋VF突变为－VR时： P区存储的电子和N区存储的空穴不会 马上消失，将通过两个途径逐渐减小： ⑴ 在反向电场作用下，P区电子被拉 回N区，N区空穴被拉回P区，形成反 向漂移电流IR（如图） ⑵ 与多数载流子复合 电荷存储效应 ① 在存储电荷消失之前：PN结仍正偏，电阻很小，IR不变。 ② 经过ts后，存储电荷显著减小，PN结变宽，IR减小。 ③ 经过tt，IR减小至反向饱和电流，二极管转为截止。 所以，二极管D开关转换过程中出现的反向恢复过程， 实际上是由于电荷存储效应引起的，反向恢复时间 即存储电荷消失所需的时间，一般在纳秒（ns）级。 三．二极管的开通时间——截止→导通所需时间（很短）, 讨论略。 反向恢复过程的具体表现： TTL与非门工作速度 存在问题：TTL门电路工作速度相对于MOS较快，但由于当输出为低电平时T5工作在深度饱和状态，当输出由低转为高电平，由于在基区和集电区有存储电荷不能马上消散，从而影响工作速度。 改进型TTL与非门 ?可能工作在饱和状态下的晶体管T1、T2、T3、T5都用带有肖特基势垒二极管（SBD）的三极管代替，以限制其饱和深度，提高工作速度 3.2.3 TTL与非门的改进型 原理分析略 1.肖特基二极管 1 单向导电性 2 导通电压0.4V 3 无电荷存储效应。 2.BJT饱和状态 集电结正偏压越大，饱和越深。 3.肖特基二极管的抗饱和作用。 1 使C结偏压＝0.4V。 2 分流，使基流直接分至C极。 抗饱和电路，使开关时间缩短。 改进型 TTL与非门 ? 抗饱和TTL电路（STTL电路） ? 增加泄放电路 1、提高工作速度 由T6、R6和R3构成的泄放电路来代替T2射极电阻R3 减少了电路的开启时间 缩短了电路关闭时间 2、提高抗干扰能力 T2、T5迅速同时导通，因此电压传输特性曲线过渡区变窄，曲线变陡，输入低电平噪声容限VNL提高了0.7V左右。接近理想特性。 改进型 TTL与非门 原理分析略 A B A+B A+B ①A、B中只要有一个为1，即高电平，如A＝1，使T2、 T5饱和导通，输出为低电平，即Y＝0。 ②A＝B＝0时，使T2、T2、T5均截止，T3、T4导通，输出为高电平，即Y＝1。 TTL*或非门 推拉式输出电路 ①A和B都为高电平（T2导通）、或C和D都为高电平（T‘2导通）时，T5饱和导通、T4截止，输出Y=0。 ②A和B不全为高电平、并且C和D也不全为高电平（T2和T‘2同时截止）时，T5截止、T4饱和导通，输出Y=1。 AB CD AB+CD AB+CD TTL*与或非门 推拉式输出电路 一般的TTL与非门等，由于采用了推拉式输出电路，无论是输出高电平还是低电平，输出电阻r0都比较低。如果将两个这样的门的输出端直接相连，当门1 的输出门为高电平，门2 为低电平时，则会形成一条自+VCC到地的低阻通路，会有一股很大的电流IL从截止门的T4管灌入到导通门的T5管。 IL 带来的问题： 问题的提出： （集电极开路门及三态门） 3.2.4 OC门及TSL（TS）门 IL大，功耗 逻辑功能混乱 UoL = （Vcc-IL ro5）= 1.5V 1. 2. 采用推拉式输出的门电路，电源通常规定工作在+5V下，输出的高电平也就固定了，因而无法满足其它输出高低电平的需要。 3. 推拉式电路结构，也不能满足驱动较大电流和较大电压的负载的要求。 OC门(Ope