2. 1. 1 理想开关的开关特性理想开关的开关特性一、一、 静静态特性特性1. 断开断开2. 闭合合2. 1 半导体二极管半导体二极管 、三极管、三极管和和 MOS 管的开关特性管的开关特性 SAK二、二、动态特性特性1. 开通开通时间：2. 关断关断时间：闭合闭合断开断开断开断开闭合闭合普通开关：静普通开关：静态特性好，特性好，动态特性差特性差半半导体开关：静体开关：静态特性特性较差，差，动态特性好特性好几百万几百万/ /秒秒几千万几千万/ /秒秒SAK2. 1. 2 半导体二极管的开关特性半导体二极管的开关特性一、静一、静态特性特性1. 外加正向外加正向电压(正偏正偏)二极管二极管导通通(相当于开封相当于开封锁合合)2. 外加反向外加反向电压(反偏反偏)二极管截止二极管截止(相当于开关断开相当于开关断开)硅二极管伏安特性硅二极管伏安特性阴极阴极A阳极阳极KPN结- -AK+ +P区区N区区+- - - - -正向正向导通区导通区反向反向截止区截止区反向反向击穿区击穿区0.5 0.7/mA/mA/V/V0死区死区D+ +- -+ +- -二极管的开关作用：二极管的开关作用： 例例 uO = 0 VuO = 2.3 V电路如下路如下图，试判判别二极管的任二极管的任务形状及形状及输出出电压。二极管截止二极管截止二极管二极管导通通 解解 D0.7 V+ +- -二、动态特性二、动态特性1. 二极管的二极管的电容效容效应结电容容 C j分散分散电容容 C D2. 二极管的开关二极管的开关时间电容效应使二极管电容效应使二极管的通断需求一段延的通断需求一段延迟时间才干完成迟时间才干完成tt00( (反向恢复反向恢复时间) )ton 开通开通时间toff 关断关断时间一、静一、静态特性特性NPN2. 1. 3 半导体三极管的开关特性半导体三极管的开关特性发射射结集集电结发射极发射极emitter基极基极base集电极集电极collectorbiBiCec( (电流控制型流控制型) )1. 构造、符号和构造、符号和输入、入、输出特性出特性(2) (2) 符号符号NNP(Transistor)(Transistor)(1) (1) 构造构造(3) (3) 输入特性输入特性(4) 输出特性出特性iC / mAuCE /V50 A40A30 A20 A10 AiB = 00 2 4 6 8 4321放大区放大区截止区截止区饱和和区区0uBE /ViB / A发射射结正偏正偏放大放大i C= iB集集电结反偏反偏饱和和 i C iB两个两个结正偏正偏I CS= IBS临界界截止截止iB 0, iC 0两个两个结反偏反偏电流关系流关系形状形状 条条 件件2. 开关运用举例开关运用举例发射射结反偏反偏 T T 截止截止发射射结正偏正偏 T T 导通通+ RcRb+VCC (12V)+uo iBiCTuI3V-2V2 k2.3 k放大放大还是是饱和和？饱和导通条件：饱和导通条件：+ RcRb+VCC +12V+uo iBiCTuI3V-2V2 k2.3 k由于由于所以所以二、动态特性二、动态特性3-2t00.9ICS0.1ICSt030.3t02. 1. 4 MOS 管的开关特性管的开关特性( (电压控制型控制型) )MOSMental Oxide Semiconductor 金属金属 氧化物氧化物 半半导体体场效效应管管一、一、 静静态特性特性1. 构造和特性：构造和特性：(1) N 沟道沟道 栅极极 G G漏极漏极 D DB 源极源极 S S3V4V5VuGS = 6ViD /mA42643210uGS /ViD /mA43210246810uDS /V可可变电阻阻区区恒流区恒流区UTNiD开启电压开启电压UTN = 2 V+ +- -uGS+ +- -uDS衬底底漏极特性漏极特性转移特性移特性uDS = 6V截止区截止区P 沟道加沟道加强型型 MOS 管管与与 N 沟道有沟道有对偶关系。偶关系。 (2) P 沟道沟道 栅极极 G G漏极漏极 D DB 源极源极 S SiD+ +- -uGS+ +- -uDS衬底底iD /mAiD /mA-2-40-1-2-3-40-10-8-6-4-2- 3V- 4V- 5VuGS = - 6V-1-2-3-4-6uGS /VuDS /V可可变变电电阻阻区区恒流区恒流区 漏极特性漏极特性 转移特性转移特性截止区截止区UTPuDS = - 6V开启电压开启电压UTP = - 2 V参考方向参考方向2. MOS管的开关作用：管的开关作用：(1) N 沟道加沟道加强型型 MOS 管管+VDD+10VRD20 kBGDSuIuO+VDD+10VRD20 kGDSuIuO开启开启电压UTN = 2 ViD+VDD+10VRD20 kGDSuIuORONRD(2) P 沟道加强型沟道加强型 MOS 管管-VDD-10VRD20 kBGDSuIuO-VDD-10VRD20 kGDSuIuO开启开启电压UTP = - 2 V-VDD-10VRD20 kGDSuIuOiD