二極管和三極管的開關特性

今天我們開啟第二章的學習，本章的內容是比較難的，因為這一章主要是介紹TTL、COMS、三態門等門電路的組成以及它們的工作原理、電壓特性還有相關參數。也是和模電最有關聯的一章，門電路的構成用到了二極管、三極管還有場效應管，分析起來是比較復雜的。這里小編能力有限，不能給大家做出很詳細的分析，主要就是介紹一下這些門電路的主要功能和一些使用方面的注意事項。分析方面的，大家看看別的視頻即可。

剛剛小編也說了，這一章就是講解第一章學到的與、或、非門的內部結構，是如何用二極管、三極管來設計出與、或、非門的。

今天呢，我們先來看看半導體器件的開關特性，也就是用二極管和三極管構成的一個簡單電路，來模擬開和關這樣的一個特性。

首先來介紹二極管的開關特性：

①二極管靜態開關特性：

二極管的開關特性其實很簡單，它正向導通，反向關斷，二極管的導通壓降硅管是0.7V，鍺管是0.3V，所以只要正向電壓大于0.7V就可以導通。當我們所加電壓比較大時，可以忽略二極管導通壓降，等效為一個閉合的開關;如何反向截止，等效為一個斷開的開關。

這就是二極管的靜態開關特性，下面我們說說它的動態開關特性。

②二極管動態開關特性：

我們看看下面的電路圖：

當我們在輸入端ui輸入低電平0V的時候，此時VCC那端我們默認電壓5V吧，這個時候構成回路“VCC-R-VD-ui-地”二極管VD就導通了，此時，uo-VD-ui構成一個回路，輸出端uo的電壓就是二極管兩端電壓是低電平0.7V;

如果輸入端ui輸入高電平5V時，那么VD就不會導通，此時，我們可以看成VCC-R-uo-地構成一個回路。輸出端uo電壓就是VCC，也就是高電平。

現在，我們應該比較清楚地知道了二極管的開關特性了。電阻R就是起到一個保護電路、限流的作用，不至于電流過大把VD燒壞。

其實，在這里我們就應該注意到一個問題，低電平和高電平不是單單的5V、0V，不是固定值，而是有一定范圍的，這個范圍是要根據電路結果去考慮，這里我們就不做更深的分析了。

而且，輸入端接入低電平且保證二極管VD始終導通的時候，ui加入多少，輸出端uo電壓就是0.7+ui，仍然是低電平，大家想一想是不是。

下面，我們看看三極管的開關特性。

我們模電已經學過三極管的特性了，這里就不多介紹了，我們先上圖看看三極管的電路圖和輸出特性曲線：

我們知道，當BE兩端加反向電壓時，就是UBE<0，三極管截止，不導通，我們就認為是開關斷開的一個狀態。

當我們UBE加正向電壓，且ui>0.7V時，三極管開始導通，此時三極管處在輸出特性的放大區，我們繼續增大ui，iB增大，iC也增大，但是UCE(VCC-iC*Rc)減小，當UCE減小到0.7V時，三極管就進入飽和狀態，即使輸入電壓ui繼續增大，三極管也一直處于飽和導通，而此時輸出端電壓uo=UCE=0.3V，三極管集電極C和發射極E之間近似短路，相當于開關閉合了。

我們看下圖所示的等效開關圖。