三极管MOSFET管开关特性(经典).ppt

2.1.1 理想开关的开关特性,一、静态特性,1.断开,2.闭合,2.1 半导体二极管、三极管,和 MOS 管的开关特性,S,A,K,二、动态特性,1.开通时间：,2.关断时间：,闭合）,（断开,断开）,（闭合,普通开关：,静态特性好，动态特性差,半导体开关：,静态特性较差，动态特性好,几百万/秒,几千万/秒,S,A,K,2.1.2 半导体二极管的开关特性,一、静态特性,1.外加正向电压,(,正偏,),二极管导通,(,相当于开关闭合,),2.外加反向电压,(,反偏,),二极管截止,(,相当于开关断开,),硅二极管伏安特性,阴极,A,阳极,K,PN,结,-,A,K,+,P,区,N,区,+,+,+正向,导通区,反向,截止区,反向,击穿区,0.5,0.7,/,mA,/,V,0,D,+,-,+,-,二极管的开关作用：,例,u,O,=0 V,u,O,=2.3 V,电路如图所示，,试判别二极管的工作,状态及输出电压。,二极管截止,二极管导通,解,D,0.7 V,+,-,二、动态特性,1.二极管的电容效应,结电容,C,j,扩散电容,C,D,2.二极管的开关时间,电容效应使二极管的通断需要,一段延迟时间才能完成,t,t,0,0,(,反向恢复时间,),t,on,开通时间,t,off,关断时间,一、静态特性,NPN,2.1.3 半导体三极管的开关特性,发射结,集电结,发射极,e,mitter,基极,b,ase,集电极,c,ollector,b,i,B,i,C,e,c,(,电流控制型,),1.结构、符号和输入、输出特性,(,2,),符号,N,N,P,(,Transistor,),(,1,),结构,(,3,),输入特性,(4)输出特性,i,C,/,mA,u,CE,/V,50 A,40A,30 A,20 A,10 A,i,B,=0,0 2 4 6 8,4,3,2,1,放大区,截止区,饱,和,区,0,u,BE,/V,i,B,/,A,发射结正偏,放大,i,C,=,i,B,集电结反偏,饱和,i,C,i,B,两个结正偏,I,CS,=,I,BS,临界,截止,i,B,0,i,C,0,两个结反偏,电流关系,状态,条 件,2.开关应用举例,发射结反偏,T,截止,发射结正偏,T,导通,+,R,c,R,b,+V,CC,(12V),+,u,o,i,B,i,C,T,u,I,3V,-2V,2 k,2.3 k,放大还是饱和？,饱和导通条件：,+,R,c,R,b,+V,CC,+12V,+,u,o,i,B,i,C,T,u,I,3V,-2V,2 k,2.3 k,因为,所以,二、动态特性,3,-2,t,0,0.9,I,CS,0.1,I,CS,t,0,3,0.3,t,0,2.1.4 MOS 管的开关特性,(,电压控制型,),MOS,（,M,ental,O,xide,Semiconductor）,金属,氧化物,半导体,场效应管,一、静态特性,1.结构和特性：,(1)N 沟道,栅极,G,漏极,D,B,源极,S,3V,4V,5V,u,GS,=6V,i,D,/mA,4,2,6,4,3,2,1,0,u,GS,/V,i,D,/mA,4,3,2,1,0,2,4,6,8,10,u,DS,/V,可,变,电,阻,区,恒流区,U,TN,i,D,开启电压,U,TN,=2 V,+,-,u,GS,+,-,u,DS,衬,底,漏极特性,转移特性,u,DS,=6V,截止区,P 沟道增强型 MOS 管,与 N 沟道有对偶关系。,(2)P 沟道,栅极,G,漏极,D,B,源极,S,i,D,+,u,GS,+,-,u,DS,衬,底,i,D,/mA,i,D,/mA,-2,-4,0,-1,-2,-3,-4,0,-10,-8,-6,-4,-2,-3V,-4V,-5V,u,GS,=-6V,-1,-2,-3,-4,-6,u,GS,/V,u,DS,/V,可,变,电,阻,区,恒流区,漏极特性,转移特性,截止区,U,TP,u,DS,=-6V,开启电压,U,TP,=-2 V,参考方向,2.MOS管的开关作用：,(1)N 沟道增强型 MOS 管,+,V,DD,+10V,R,D,20 k,B,G,D,S,u,I,u,O,+,V,DD,+10V,R,D,20 k,G,D,S,u,I,u,O,开启电压,U,TN,=2 V,i,D,+,V,DD,+10V,R,D,20 k,G,D,S,u,I,u,O,R,ON,R,D,(2)P 沟道增强型 MOS 管,-,V,DD,-10V,R,D,20 k,B,G,D,S,u,I,u,O,-,V,DD,-10V,R,D,20 k,G,D,S,u,I,u,O,开启电压,U,TP,=,-,2 V,-,V,DD,-10V,R,D,20 k,G,D,S,u,I,u,O,i,D,