当前课程知识点：数字电子技术基础 > 第四周 > 3.5-1-1 双极型三极管的输入输出特性 > Video
除了CMOS工艺之外的门电路
在市场上还有一个类型的门电路
是我们会遇到的
虽然它的市场份额现在越来越小
但是它在很长一段时间内
占据了集成电路的主要工艺
尤其是数字电路
那么我们也会在这儿 稍做介绍
它是TTL门电路
TTL门电路
是基于双极型三极管
构成的逻辑门电路
它曾经是数字逻辑电路的
一个主流
我们看所谓双极型三极管
指的就是我们说的三极管
三极管大家可以从图上看到
三极管的分立器件的结构
是这样的
有管芯三个引出的电极加外壳
那么这是分立器件
但是无论是分立器件
还是集成电路内部的三极管
它的工作原理都是类似的
以NPN为例
来说明双极型三极管
它的工作原理
那么双极型三极管
它有它自己的工艺特点
它的发射区是掺杂浓度高
它的基区做的很薄
掺杂浓度比较低
那么在它的集电区是面积大
掺杂浓度也比较低
双极型的三极管
在正常使用的情况下
我们会说它要求发射结正偏
集电结反偏
那么发射结的正偏
集电结的反偏
使得相邻的两个PN结
处在不同的状态
发射结的正偏
会使得发射区的多子
在正偏的情况下
以扩散运动的形式到达基区
而到达基区的这些
很多的载流子
由于基区做的很薄
能够符合的空穴比较少
使得这个时候
载流子到达这里之后
它的身份从刚才发射区的多子
转换成了少子
由于PN结是相邻的
所以比上边那个反偏的PN结
会因为反偏
把刚才到达基区的这些
没有被复合掉的载流子
通过飘移运动
收集到了集电区
由此形成了一个电流
那么我们可以看到
双极型三极管
它的电流的发动
就是说整个管子
启动工作首先第一条
是发射结要正偏
发射结正偏
形成的电流到达基区之后
会分流成两部分
一部分是被基区的空穴所复合掉
还有一部分会被收集到极电区
那么它被复合掉多少
它被收走多少
这是通过工艺制造的时候确定的
所以首先来讲发射结正偏
它能发射的载流子的数量
是由发射区的掺杂浓度确定
当它发射过来之后
有多少被复合
是由基区做的面积多薄
还有一个
它掺杂浓度的高低来决定
剩下那一部分
被反偏的集电结收走
那这时候就形成了
一个电流的分配情况
而这个电流的分配情况
是与管子在制造初期
在工艺制造的时候
就确定下来了
所以扩散运动形成了
发射极的电流IE
这是整个的电流总和
复合运动形成了基区的电流IB
而漂移运动
而成了集电极的电流IC
IC+IB=IE
那我们把刚才整个这个分析情况
如果用输入输出特性
来对三极管进行描述的话
我们可以得到这么一个描述
其实从输入上来讲
因为你管子
要完成这样的一个电流分配
你首先第一条
是你的发射结必须正偏
那就是说VBE
必须要大于一个PN结的
开启电压
那通常情况下呢
硅管是0.5到0.7V
锗管0.2到0.3V
近似的你可以这么来认为
如果发射结没有正偏
那这时候没有IE的形成
也就没有IB
也就谈不上IC
所以你可以认为
如果你的发射结不能正偏
也就是VBE小于Von的话
你不要去谈IB等于多少
IB就等于0
那么VBE如果大于等于开启电压
那么对外来讲三极管的VBE
这个发射结
就相当于是一个二极管的特性
所以IB的大小
就由外电路的电压电阻决定
那么IB就等于VBB减去VBE
除以Rb
那如果说发射结已经正偏
集电结又反偏的情况下
我们可以得到
三极管的工作曲线
这个工作曲线
我们来看一下
就知道它描述的
就是我们前面讲的
正偏反偏都满足情况下的
大家注意这个曲线
它的横轴是VCE
横轴是VCE的话
那从0开始
就意味着VCE是要大于0的
那纵轴是IC
纵轴如果是IC的话
那么我们知道
在一定情况下
如果你满足发射结正偏
集电结如果是反偏的话
那么IC和IB之间
存在一个β倍的关系
而这个关系是由工艺制造决定
当我们看这个图
怎么来表达IB
是大于等于0的
IB大于等于0
是在这个曲线上边表达出来的
你会看到每一条曲线
都是IB乘以什么
而IC是正的
那必然IB是大于等于0
那我们在这个图上边
也看到了 还有一个分界线
就是去区分了
它的饱和区和放大区
要注意 我们说β倍关系
分流的存在
依赖于两件事情
一件事情是发射结要正偏
还有一个是集电结要反偏
而集电结VCB
它的电压值是等于VCE
要减去一个VBE
那所以大家会看到
在这个图上边有一个分界区
这个区确保说
在这个区 阴影区之外
我的集电结都是反偏的
你看到VCE会大于某一个值
VCE大于多少呢
由于VBE正偏
所以VBE
我们在导通的时候
就是大于等于0.7附近
那么对于我们来讲
VCE减去0.7
还要保证我是反偏的
所以我一定不会靠近
我的横轴的 为0的那个部分
那在这个阴影区之外
这个时候集电结的反偏
和发射结的正偏
确保了我三极管
其实这个时候
成了一个流控电流源
我只要增加IB
我通过我的输入端增加IB
确保VCE不要落到
我的那个阴影区的话
我就能确保VC
是β倍的IB
那这就是我们电路原理当中
所学习的流控电流源的
一个理想的实现
但是那为什么
会有阴影区存在呢
阴影区的存在 很简单
如果说你始终能保证
你正偏的情况下
你发射结正偏的情况下
集电结是反偏
也就是说有人来负责
发射载流子
那么有人来负责接收载流子
但是接收载流子的能力
是取决于集电结是不是反偏
当这阴影区当中的时候
表达VCE已经降下来了
VCE如果降下来了
你再减去VBE
已经让我反偏能力不够
那这个时候我就会收集能力减弱
那就会出现什么情况下呢
IB照常增加
或者是IB不变的情况下
但是我的IC
会随着你的VCE的减小而减小
所以整个特性曲线
你可以分为几个区
哪几个区呢
第一个就是我们说的
你这个发射结根本没有正偏
你谈不到IB
那你也就没有IC
那CE之间就是断开的
那第二个区放大区
就是我们说的IC跟IB之间
存在一个β倍的放大关系
在这个区域范围内
你会发现
你由于一个正偏一个反偏
就是我们说的
发射结正偏 集电结反偏
它们之间一个负责发送载流子
一个负责收集载流子
而它们之间成了
β倍的关系
是它们工艺制造的时候
就确定下来的
所以它就成了一个流控的电流源
那还有一个区
还有一个区代表什么呢
还有一个区说VCE
已经降到0.7伏以下了
VCE降到0.7伏以下
那就意味着
VCE减去VBE0.7之后
不能确保我的集电结是反偏的
那由于刚才还说了
发射结还是正偏呢
那我还照常发射
但是由于我集电结不反偏
你发射来的载流子
我也收不走了
那这时候IC
就不会随着IB的变化而变化
从一开始是先IC
随着IB的变化变化
然后慢慢区域饱和
一直到深度饱和
那根本就没有收集能力了
所以说整个的曲线分为三个区
那么（在这）三个区当中
我们已经明显的看到了
截止区相当于CE之间是断开
那么放大区
它是一个流控的电流源
流控的电流源
在我们这学期的
课程的学习当中我们不会用到
我们更想把它当开关用
那如果说 你想这个三极管
当成一个开关
开关的控制端是在B和E之间
而开关的闭合和打开
是在CE之间的话
在这张曲线上
你更希望你的管子
工作在哪个区呢
如果是当开关用
我们更希望这个开关
两端的压降更小
那显然你会发现
你希望它工作在饱和区和截止区
而不是说中间的放大区
-0.1 数字量和模拟量
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-0.2 电子技术的发展历程
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-0.3 课程的基本任务
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-1.1 信息与编码
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-1.2 二进制的补码
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-1.3 二进制补码运算的符号位
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-1.4 二进制的编码
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-1.5 用电压来表达信息
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-1.6 电压信号的离散化
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-2.1 逻辑代数概述
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-2.2 逻辑代数的三种基本运算
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-第一周--第一周作业
-2.3 几种常用的复合逻辑运算
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-2.4 逻辑代数的基本公式和常用公式
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-2.5 逻辑代数的基本定理
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-2.6 逻辑函数及其表示方法
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-2.7 逻辑函数形式的变换
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-2.8 逻辑函数的化简
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-2.9 逻辑函数的最小项之和
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-2.10 逻辑函数的最大项之积
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-2.11 最小项和最大项的关系
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-2.12 逻辑函数的卡诺图
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-2.13 卡诺图化简法
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-2.14 具有无关项的逻辑函数及其化简
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-2.15 逻辑函数的机器化化简法
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-第二周--第二周作业
-3.0 门电路概述
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-3.1-1 半导体二极管的开关特性
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-3.1-2 二极管与门
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-3.1-3 二极管或门
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-3.1-4 二极管门电路的缺点
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-3.2-1 MOS管的基本构造和工作原理
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-3.2-2 MOS管的开关特性
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-3.2-3 MOS管的工作特性曲线
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-3.3-1 CMOS反相器的电路结构和工作原理
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-3.3-2 CMOS反相器的电压电流传输特性
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-3.3-3 CMOS反相器的静态输入输出特性
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-3.3-4 CMOS反相器的动态特性
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-3.3-5 CMOS反相器的总功耗
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-第三周--第三周作业
-3.4-1 其他逻辑功能的CMOS门电路
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-3.4-2 带缓冲级的CMOS门电路
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-3.4-3 漏极开路的门电路
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-3.4-4 CMOS传输门和三态门
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-3.5-1-1 双极型三极管的输入输出特性
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-3.5-1-2 双极型三极管的基本开关电路
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-3.5-1-3 双极型三极管的开关等效电路、三极管反相器
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-第四周--第四周作业
-3.5-2-1 TTL反相器的电路结构
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-3.5-2-2 TTL反相器的工作原理
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-3.5-2-3 TTL反相器中的几个 问题和输入噪声容限
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-3.5-3-1 TTL反相器的输入输出特性
--Video
-3.5-3-2 TTL反相器的输入端负载特性
--Video
-3.5-3-3 TTL反相器的扇出系数
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-3.5-4-1 TTL反相器的传输延迟时间
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-3.5-4-2 TTL反相器的交流噪声容限
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-3.5-4-3 电源的动态尖峰电流
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-3.5-5-1 其他逻辑功能的TTL门电路
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-3.5-5-2 集电极开路输出的门电路
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-3.5-5-3 三态输出门
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-实验一：与非门电压传输特性曲线的观测
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-实验二：与非门传输延迟时间的测量
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-第五周--第五周作业
-4.1 组合逻辑电路的特点
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-4.2-1 组合逻辑电路的分析方法
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-4.2-2 组合逻辑电路的设计方法
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-4.3-1-1 若干常用组合逻辑电路：普通编码器
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-4.3-1-2-1 优先编码器
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-4.3-1-2-2 优先编码器的扩展
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-4.3-1-3 二-十进制优先编码器
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-4.3-2-1 译码器
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-4.3-2-2 二进制译码器的扩展
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-4.3-2-3-1 显示译码器
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-4.3-2-3-2 显示译码器附加控制端的作用
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-4.3-2-4 用译码器设计组合逻辑电路
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-4.3-3-1 数据选择器
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-4.3-3-2 用数据选择器设计组合电路
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-4.3-4-1 加法器
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-4.3-4-2 多位加法器
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-4.3-4-3 用加法器设计组合电路
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-4.3-5 数值比较器
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-4.4-1_4.4-2 组合逻辑电路中的竞争-冒险现象
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-4.4-3 消除竞争-冒险现象的方法
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-第六周--第六周作业
-4.5 可编程器件及EDA1
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-5.0 触发器的由来
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-5.1 门电路与触发器的关系
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-5.2 基本RS锁存器
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-5.3-1 电平触发的SR触发器
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-5.3-2 电平触发的D触发器1
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-5.3-3 电平触发的D触发器2
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-5.4-1-1 脉冲触发的触发器--主从D触发器
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-5.4-1-2 脉冲触发的触发器--主从SR触发器
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-5.4-1-3 脉冲触发的触发器--主从JK触发器
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-5.4-2 脉冲触发方式的动作特点
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-5.5 边沿触发的触发器
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-5.6-1 触发器的逻辑功能及其描述方法--SR触发器
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-5.6-2触发器的逻辑功能及其描述方法--JK触发器、T触发器、D触发器
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-第七周--第七周作业
-5.7-1 触发器的动态特性1
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-5.7-2 触发器的动态特性2
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-5.7-3 触发器的动态特性3
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-6.1-1 时序逻辑电路概述
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-6.1-2 时序电路的一般结构形式与功能描述方法
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-6.1.3 时序电路的分类
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-6.2.1-1 同步时序电路的分析方法1
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-6.2.1-2 同步时序电路的分析方法2
--Video
-6.2.3 异步时序电路的分析方法
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-6.3.1-1 寄存器
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-6.3.1-2 移位寄存器1
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-6.3.1-3 移位寄存器2
--Video
-6.3.1-4 移位寄存器扩展应用
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-6.3.2-1-1-1 计数器概述、同步二进制加法计数器
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-6.3.2-1-1-2 同步二进制减法计数器
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-6.3.2-1-1-3 同步加减计数器
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-6.3.2-1-2-1 同步十进制加法计数器
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-6.3.2-1-2-2 同步十进制减法计数器、十进制可逆计数器
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-6.3.2-2 异步计数器
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-第八周--第八周作业
-6.3.2-3-1-1 任意进制计数器的构成方法
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-6.3.2-3-1-2 任意进制计数器的构成方法--举例(N>M)
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-6.3.2-3-1-3 任意进制计数器的构成方法--举例(N<M)
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-6.3.2-4 计数器应用举例
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-6.4.1-1 时序逻辑电路的设计方法
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-6.4.1-2 时序逻辑电路的设计方法--举例
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-6.4.2 时序逻辑电路的动态特性分析
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-7.0 半导体存储器绪论
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-7.1 半导体存储器概述和分类
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-7.2-1 ROM的结构和工作原理
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-7.2-2 可编程ROM1
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-7.2-3 可编程ROM2
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-7.3 RAM的结构和工作原理
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-7.4-1 存储器容量的扩展-位扩展
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-7.4-2 存储器容量的扩展-字扩展
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-7.5 用存储器实现组合逻辑电路
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-第九周--第九周作业
-8.1 可编程逻辑器件概述
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-8.2-8.3-8.4 可编程逻辑器件-FPLA/PAL/GAL
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-8.5-8.6-8.7 可编程逻辑器件-EPLD/CPLD/FPGA
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-8.8-8.9 可编程逻辑器件-ISPGDS、PLD的使用
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-10.1-1 脉冲波形的产生和整形概述
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-10.1-2-10.2.1 门电路组成的施密特触发器
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-10.2.2 集成施密特触发器
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-10.2.3 施密特触发器的主要特点和应用
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-10.3.1-1-1 积分型单稳态触发器--结构和工作原理
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-10.3.1-1-2 积分型单稳态触发器--性能参数计算
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-10.3.1-2-1 微分型单稳态触发器--结构和工作原理
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-10.3.1-2-2 微分型单稳态触发器--性能参数计算
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-10.3.2 集成单稳态触发器
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-10.4.1 用施密特触发器构成的多谐振荡器
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-10.4.2 对称式多谐振荡器
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-10.4.3 非对称式多谐振荡器
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-第十周--第十周作业
-10.4.4 环形振荡器
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-10.4.5 石英晶体多谐振荡器
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-10.5 脉冲电路的分析方法
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-10.6.1 555定时器电路的结构与功能
--Video
-10.6.2 用555定时器接成施密特触发器
--Video
-10.6.3 用556定时器接成单稳态触发器
--Video
-10.6.4 用557定时器接成多谐振荡器
--Video
-11.1 数模和模数转换概述
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-11.2.1 权电阻网络D/A转换器
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-11.2.2 倒T型电阻网络D/A转换器
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-11.2.3 具有双极性输出的电阻网络D/A转换器
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-11.2.4 D/A转换器的转换精度和速度
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-11.3.1 A/D转换的基本原理
--Video
-11.3.2 采样保持电路
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-11.3.3 并联比较型A/D转换器
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-11.3.4-1 反馈比较型A/D转换器--计数型
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-11.3.4-2 反馈比较型A/D转换器--逐次渐进型
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-11.3.5 双积分型和V-F型A/D转换器
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-第十一周--第十一周作业
-I-概述、电路设计及功能仿真
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-II-指定芯片及时序仿真
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-III-选外设（自动化）、锁定引脚并生成下载文件
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-IV-电路扩展设计
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-V-用Verilog描述状态机电路
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