第第1414章章 半导体器件半导体器件本章要求：本章要求： 一、理解一、理解PNPN结的单向导电性，双极型晶体管的电流结的单向导电性，双极型晶体管的电流分配和电流放大作用；分配和电流放大作用； 二、了解二极管、稳压管和双极型晶体管的基本构二、了解二极管、稳压管和双极型晶体管的基本构 造、工作原理和特性曲线，理解主要参数的意义；造、工作原理和特性曲线，理解主要参数的意义； 三、会分析含有二极管的电路。三、会分析含有二极管的电路。在本征半导体中掺入微量的杂质（某种元素）在本征半导体中掺入微量的杂质（某种元素）, , 形成杂质半导体。形成杂质半导体。在在N N 型半导体中型半导体中自由电子是多数载流子，空自由电子是多数载流子，空 穴是少数载流子。穴是少数载流子。N N型半导体和型半导体和 P P 型半导体型半导体在在 P P 型半导体中型半导体中空穴是多数载流子，自由空穴是多数载流子，自由 电子是少数载流子。电子是少数载流子。无论无论N N型或型或P P型半导体都是中性的，对外不显电性。型半导体都是中性的，对外不显电性。1. 1. 在杂质半导体中多子的数量与在杂质半导体中多子的数量与 （a. a. 掺杂浓度、掺杂浓度、b.b.温度）有关。温度）有关。2. 2. 在杂质半导体中少子的数量与在杂质半导体中少子的数量与（a. a. 掺杂浓度、掺杂浓度、b.b.温度）有关。温度）有关。3. 3. 当温度升高时，少子的数量当温度升高时，少子的数量 （a. a. 减少、减少、b. b. 不变、不变、c. c. 增多）。增多）。a ab bc c4. 4. 在外加电压的作用下，在外加电压的作用下，P P 型半导体中的电流型半导体中的电流主要是主要是 ，N N 型半导体中的电流主要是型半导体中的电流主要是 。 （a. a. 电子电流、电子电流、b.b.空穴电流）空穴电流） b b a a二极管二极管的单向导电性的单向导电性1. 1. 二极管加正向电压（正向偏置，阳极接正、阴二极管加正向电压（正向偏置，阳极接正、阴 极接负极接负 ）时，）时， 二极管处于正向导通状态，二极管正二极管处于正向导通状态，二极管正 向电阻较小，正向电流较大。向电阻较小，正向电流较大。2. 2. 二极管加反向电压（反向偏置，阳极接负、阴二极管加反向电压（反向偏置，阳极接负、阴 极接正极接正 ）时，）时， 二极管处于反向截止状态，二极管反二极管处于反向截止状态，二极管反 向电阻较大，反向电流很小。向电阻较大，反向电流很小。3. 3. 外加电压大于反向击穿电压二极管被击穿，失外加电压大于反向击穿电压二极管被击穿，失 去单向导电性。去单向导电性。4. 4. 二极管的反向电流受温度的影响，温度愈高反二极管的反向电流受温度的影响，温度愈高反 向电流愈大。向电流愈大。二极管电路分析二极管电路分析定性分析：判断二极管的工作状态导通 截止否则，正向管压降否则，正向管压降硅硅0 0.60.7V.60.7V 锗锗0 0.2.20.3V0.3V分析方法：分析方法：将二极管断开，分析二极管两端电位将二极管断开，分析二极管两端电位 的高低或所加电压的高低或所加电压U UD D的正负。的正负。若若 V V阳阳 VV阴阴或或 U UD D为正为正( ( 正向偏置正向偏置 ) )，二极管导通，二极管导通若若 V V阳阳 VB VEPNP： VC u 时， uo = + Uo(sat) u+ u u时，时， u uo o = += +U Uo o (sat)(sat) u u+ +10000 00111011 11011001011101011111ABYC“ “或或” ” 门逻辑状态表门逻辑状态表3. 3. “ “非非” ” 门电路门电路1 0逻辑表达式：Y= A10AY“ “非非” ” 门逻辑状态表门逻辑状态表逻辑符号1AY1. 1.“ “与非与非” ” 门电路门电路有“0”出“1”，全“1”出“0”Y&A B C“ “与非与非” ”门门0001 00111011 11011001011101011110ABYC“ “与非与非” ” 门逻辑状态表门逻辑状态表Y=A B C逻辑表达式：逻辑表达式： 基本逻辑门电路的组合基本逻辑门电路的组合2. 2.“ “或非或非” ” 门电路门电路有“1”出“0”，全“0”出“1”0001 00101010 11001000011001001110ABYC“ “或非或非” ” 门逻辑状态表门逻辑状态表“ “或非或非” ”门门YA B C 1Y=A+B+C逻辑表达式：逻辑表达式： 3. 3.“ “与或非与或非” ” 门电路门电路“ “与或非与或非” ”门门YA B C 1DY=A B + C D逻辑表达式：逻辑表达式： 逻辑状态表逻辑状态表ABY0 0 1 1001 11001Y= Y= AB +ABAB +AB =A B输入输入相同相同输出为输出为“ “0”0”，输入输入相异相异输出为输出为“ “1”1”，=1=1A A B BY Y逻辑符号逻辑符号“ “异或异或” ”门门逻辑状态表逻辑状态表 Y= AB +ABY= AB +AB输入输入相同相同输出为输出为“ “1”,1”,输入相异输出为输入相异输出为“ “0”,0”,称为称为“ “判判 一致电路一致电路” ”( (“ “同或门同或门” ”) ) , ,可用于判断各输入端的状可用于判断各输入端的状态是否相同。态是否相同。=A B=1A BY逻辑符号=A BABY0 0 1 1001 00111“ “同或同或” ”门门逻辑函数的化简逻辑函数的化简化简方法化简方法公式法公式法 卡诺图法卡诺图法组合逻辑电路的分析组合逻辑电路的分析(1) (1) 由逻辑图写出输出端的逻辑表达式由逻辑图写出输出端的逻辑表达式(2) (2) 运用逻辑代数化简或变换运用逻辑代数化简或变换(3) (3) 列逻辑状态表列逻辑状态表(4) (4) 分析逻辑功能分析逻辑功能已知逻辑电路已知逻辑电路确定逻辑功能逻辑功能分析步骤：分析步骤：组合逻辑电路的设计组合逻辑电路的设计根据逻辑功能要求根据逻辑功能要求逻辑电路逻辑电路设计设计(1) (1) 由逻辑要求，列出逻辑状态表由逻辑要求，列出逻辑状态表(2) (2) 由逻辑状态表写出逻辑表达式由逻辑状态表写出逻辑表达式(3) (3) 简化和变换逻辑表达式简化和变换逻辑表达式(4) (4) 画出逻辑图画出逻辑图设计步骤如下：设计步骤如下：1.1.用用 “ “与非与非” ”门构成基本门电路门构成基本门电路(2)应用“与非”门构成“或”门电路(1) 应用“与非”门构成“与”门电路A Y&B&BAY&由逻辑代数运算法则：由逻辑代数运算法则：&YA(3) (3) 应用应用“ “与非与非” ”门构成门构成“ “非非” ”门电路门电路(4) (4) 用用“ “与非与非” ”门构成门构成“ “或非或非” ”门门YBA&由逻辑代数运算法则：取 Y=“1”( 或Y=“0” ) 列逻辑式 取 Y = “1”由逻辑状态表写出逻辑式一种组合中，输入变 量之间是“与”关系，0 0 0 0A A B B C Y Y0 0 1 1 0 1 0 1 0 1 1 0 1 0 0 1 1 0 1 0 1 1 0 0 1 1 1 1对应于Y=1，若输入变量为若输入变量为“ “1”1” ，则取输入变量本身，则取输入变量本身( (如如 A A ) )； 若输入变量为若输入变量为“ “0 0” ”则取其反变则取其反变 量量( (如如 A A ) )。各组合之间各组合之间 是是“ “或或” ”关系关系反之，也可由逻辑式列出状态表。反之，也可由逻辑式列出状态表。0 0 0 0A A B B C Y Y0 0 1 1 0 1 0 1 0 1 1 0 1 0 0 1 1 0 1 0 1 1 0 0 1 1 1 1本章要求本章要求1. 1. 掌握掌握 RSRS、JKJK、D D 触发器的逻辑功能及触发器的逻辑功能及不同结构触发器的动作特点。不同结构触发器的动作特点。 2. 2. 掌握寄存器、移位寄存器、二进制计数器、掌握寄存器、移位寄存器、二进制计数器、十进制计数器的逻辑功能，会十进制计数器的逻辑功能，会分析时序逻辑分析时序逻辑电路电路。 3. 3. 学会使用本章所介绍的各种集成电路。学会使用本章所介绍的各种集成电路。 4. 4. 了解集成定时器及由它组成的单稳态了解集成定时器及由它组成的单稳态触发器器和多谐振荡器的工作原理和多谐振荡器的工作原理。第第2121章章 触发器和时序逻辑电路触发器和时序逻辑电路基本基本 RSRS 触发器状态表触发器状态表逻辑符号R RD D(Reset Direct)-(Reset Direct)-直接置直接置“0”“0”端端( (复位端复位端) )S SD D(Set Direct)-(Set Direct)-直接置直接置“1”“1”端端( (置位端置位端) )SDRDQ1 0 0 置00 1 1 置11 1 不变 保持0 0 同时变 1后不确定功能低电平有效低电平有效缺陷：存在不确定态，不能受控制。缺陷：存在不确定态，不能受控制。QQSDRDSR可控可控RSRS状态表状态表0 0 SR0 1 0 1 0 1 1 1 不定Qn+1 QnQ Qn n时钟到来前触发器的状态时钟到来前触发器的状态Qn+1时钟到来后触发器的状态CPCP高电平时触发器状态由高电平时触发器状态由R R、S S确定确定逻辑符号 QQSRCPSDRDS 1S C1 1R R例：例：画出可控画出可控 RSRS 触发器的输出波形触发器的输出波形R RS SCPCP不定不定可控可控 R RS S状态表状态表CPCP高电平时触发高电平时触发 器状态由器状态由R R、S S确定确定QQ0 010 0 SR0 1 0 1 0 1 1 1 不定Qn+1 QnJ K Qn+10 0 Qn0 1 01 0 11 1 QnJKJK触发器状态表触发器状态表( (保持功能保持功能) )( (置置“ “0”0”功能功能) )( (置置“ “1”1”功能功能) )(计数功能计数功能)CPCP下降沿触发翻转下降沿触发翻转S SD D、 R RD D为直接置为直接置 1 1、置、置 0 0 端，不受时钟控制，低端，不受时钟控制，低 电平有效，电平有效，触发器工作时SD 、 RD应接高电平。1J逻辑符号逻辑符号CPQJ