二极管和三极管的开关特性

今天我们开启第二章的学习，本章的内容是比较难的，因为这一章主要是介绍TTL、COMS、三态门等门电路的组成以及它们的工作原理、电压特性还有相关参数。也是和模电最有关联的一章，门电路的构成用到了二极管、三极管还有场效应管，分析起来是比较复杂的。这里小编能力有限，不能给大家做出很详细的分析，主要就是介绍一下这些门电路的主要功能和一些使用方面的注意事项。分析方面的，大家看看别的视频即可。

刚刚小编也说了，这一章就是讲解第一章学到的与、或、非门的内部结构，是如何用二极管、三极管来设计出与、或、非门的。

今天呢，我们先来看看半导体器件的开关特性，也就是用二极管和三极管构成的一个简单电路，来模拟开和关这样的一个特性。

首先来介绍二极管的开关特性：

①二极管静态开关特性：

二极管的开关特性其实很简单，它正向导通，反向关断，二极管的导通压降硅管是0.7V，锗管是0.3V，所以只要正向电压大于0.7V就可以导通。当我们所加电压比较大时，可以忽略二极管导通压降，等效为一个闭合的开关;如何反向截止，等效为一个断开的开关。

这就是二极管的静态开关特性，下面我们说说它的动态开关特性。

②二极管动态开关特性：

我们看看下面的电路图：

当我们在输入端ui输入低电平0V的时候，此时VCC那端我们默认电压5V吧，这个时候构成回路“VCC-R-VD-ui-地”二极管VD就导通了，此时，uo-VD-ui构成一个回路，输出端uo的电压就是二极管两端电压是低电平0.7V;

如果输入端ui输入高电平5V时，那么VD就不会导通，此时，我们可以看成VCC-R-uo-地构成一个回路。输出端uo电压就是VCC，也就是高电平。

现在，我们应该比较清楚地知道了二极管的开关特性了。电阻R就是起到一个保护电路、限流的作用，不至于电流过大把VD烧坏。

其实，在这里我们就应该注意到一个问题，低电平和高电平不是单单的5V、0V，不是固定值，而是有一定范围的，这个范围是要根据电路结果去考虑，这里我们就不做更深的分析了。

而且，输入端接入低电平且保证二极管VD始终导通的时候，ui加入多少，输出端uo电压就是0.7+ui，仍然是低电平，大家想一想是不是。

下面，我们看看三极管的开关特性。

我们模电已经学过三极管的特性了，这里就不多介绍了，我们先上图看看三极管的电路图和输出特性曲线：

我们知道，当BE两端加反向电压时，就是UBE<0，三极管截止，不导通，我们就认为是开关断开的一个状态。

当我们UBE加正向电压，且ui>0.7V时，三极管开始导通，此时三极管处在输出特性的放大区，我们继续增大ui，iB增大，iC也增大，但是UCE(VCC-iC*Rc)减小，当UCE减小到0.7V时，三极管就进入饱和状态，即使输入电压ui继续增大，三极管也一直处于饱和导通，而此时输出端电压uo=UCE=0.3V，三极管集电极C和发射极E之间近似短路，相当于开关闭合了。

我们看下图所示的等效开关图。