2022-2023学年高二物理竞赛课件：三极管的开关特性

三极管的开关特性 理想二极管在加正压导通，加负压截止。 可作为理想开关使用。 实际PN结电荷有建立、存储和消散过程。 三极管的开关特性 扇入数和扇出数： 扇入数：门电路输入端的数目。（通常为2～8） 扇出数：门电路 所能带同类门电路的 最大数目。 受最大输出电流IOHmax、IOLmax的限制。 （1）拉电流工作情况： … & & & IOH II H II H （2）灌电流工作情况： … & & & IOL II L II L 二、三极管做“开关”使用，实质是导通和截止之间的转化问题。 当开关状态转化速度非常快（百万次/秒），要求器件的导通和截止状态转换要在ns数量级时间内完成。 那么，是什么在影响（阻止）器件状态转换？怎样才能加快其转换速度？ 继续 （1）加正向电压UF时，导通。 一、二极管的开关特性 1．静态特性 D R L F F U I F K F R U L I 继续 5 静态：受外加电压 ui 控制的开关。 当外加电压ui为脉冲信号，二极管将随脉冲的变化在“开”态与“关”态之间转换：动态特性。 （2）加反向电压，截止。 D L R U S R I L K U R R 继续 6 2. 动态特性 ts为存储时间，tt称为渡越时间。 tre＝ts十tt称为反向恢复时间 + － D L i R u i ui UF UR t1 t 0 i t1 t 0 IF IS t R t s IF t i I 0.1 t 0 IR t1 继续 7 正通反止 tt ts tre vi t VF -VR IF i t 0.1IR -IR t1 i RL D vI ⑴反向过程为: 0～t１，二极管导通，则 t１时，vI突变，二极管并不立即截止，而是电流由正向的IF变为一大的反向电流IR=VR/RL，维持时间ts后，经过tt，下降到0.1IR，此时二极管才进入反向截止 继续 PN结正向偏置 － － － － + + + + 空间电荷区变薄 P N + 扩散长度LP 正向电流 存储电荷N区中少子空穴 存储电荷P区中少子电子 + - （2）产生ts的原因--电荷存储效应 继续 PN结改为反向偏置 由于电荷存储效应，反向电流大(ts) 势垒区先不变 P N 扩散长度LP - + 形成反向电流IR 复合 复合 － － － － + + + + 继续 － － － － + + + + 空间电荷区变厚 N P + _ + + + + － － － － 内电场加强，使扩散停止， 有少量漂移，反向电流很小 反向饱和电流 很小，A级 继续 总结：产生ts的原因--电荷存储效应 总结： ☆ 当外加正压，P区空穴向N扩散，N 区电子向P区扩散； ☆ P区存储了电子，N区存储了空穴，它们都是非平衡少子。这一过程称为: 电荷存储效应 继续 $