第三章集成电路与触发器 集成电路是实现数字系统功能的物质基础,它将各种电路使用的元 件和线路集成到一个半导体晶片中,构成集成电路芯片。 3.1集成电路分类 3.1.1分类方法 按照半导体器件的不同分类: 双极型集成电路(采用双极型半导体元件) 晶体管-晶体管逻辑TTL( Transistor Transistor Logic) 射极偶合逻辑ECL( Emitter Coupled Logic) 集成注入逻辑Ⅲ( (Integrated Injection Logic) MOS集成电路(采用金属氧化物元件) P沟道金属氧化物PMOS( P-channel metal. Oxide- Semiconductor) N沟道金属氧化物NMOS(N- channel metal-Oxide- Semiconductor) 互补金属氧化物CMOS( Complement Metal-Oxide- Semiconductor)
第三章 集成电路与触发器 集成电路是实现数字系统功能的物质基础，它将各种电路使用的元 件和线路集成到一个半导体晶片中，构成集成电路芯片。 3．1 集成电路分类 3．1．1 分类方法 按照半导体器件的不同分类： 双极型集成电路（采用双极型半导体元件） 晶体管 – 晶体管逻辑 TTL (Transistor Transistor Logic) 射极偶合逻辑ECL (Emitter Coupled Logic) 集成注入逻辑IIL (Integrated Injection Logic) MOS 集成电路（采用金属氧化物元件） P 沟道金属氧化物 PMOS (P-channel Metal-Oxide-Semiconductor) N沟道金属氧化物 NMOS (N-channel Metal-Oxide-Semiconductor) 互补金属氧化物 CMOS (Complement Metal-Oxide-Semiconductor)
3.1.2半导体器件特性 杂质半导体 N型半导体:硅( Silicon)五价元素(如磷)。利用自由电子导电 P型半导体:硅+三价元素(如硼),利用空穴导电 正离子 自由电子 负离子 空穴 ⊙s )(+(( N型半导体 P型半导体 非喜噩 ⊕|⊙a ④⊕ N区 P区 N区 P区 平衡状态下的PN结 耗尽层
3．1． 2 半导体器件特性 杂质半导体 N 型半导体：硅 (Silicon)+五价元素（如磷）。利用自由电子导电。 P 型半导体：硅+三价元素（如硼），利用空穴导电。 + + + - + + + + + + + N型半导体 P型半导体 - - - - - - - - - 正离子 自由电子 负离子 空穴 + + + - + + + + + + + - - - - - - - - - N区 P区 + + + - + + + + + + + - - - - - - - - - N区 P区 平衡状态下的PN结 耗尽层
3.1.2半导体器件特性 PN结的导电特性: 出|⊙⊙ d⊕⊕|⊙⊙ N区 P区 电流I ddd由ee N区 P区 R 当N区接电源正极、P区接电源负极时无电流产生,反之,当N区 接电源负极、P区接电源正极时有电流产生
3．1． 2 半导体器件特性 PN 结的导电特性： 当 N 区接电源正极、P 区接电源负极时无电流产生，反之，当N 区 接电源负极、P 区接电源正极时有电流产生 + + + - + + + + + + + - - - - - - - - - N区 P区 R + + + + + + + - - - - - - N区 P区 + + - - + + - - R + 电流 I
3.2半导体器件的开关特性 3.2.1晶体二极管的开关特性 二极管的构成 将金属线连接在PN结的两端,和P区连接的为阳极( Anode),和N 区相连接的为阴极( Cathode) 阳极 阴极 △node Cathode 二极管结构 二极管的符号 1.静态特性 (1)正向特性 二极管正向特性中存在一个门槛电压Um(锗管0.1V,硅管0.5V), 当正向电压UF<UmH时二极管截止,相当于断开,正向电流l=0。当 正向电压UF≥Um时二极管导通,相当于接通,产生正向电流l
3．2 半导体器件的开关特性 3．2．1 晶体二极管的开关特性 二极管的构成： 将金属线连接在PN 结的两端，和 P 区连接的为阳极(Anode)，和N 区相连接的为阴极(Cathode)。 1．静态特性 ⑴ 正向特性 二极管正向特性中存在一个门槛电压UTH（锗管0.1V，硅管0.5V）， 当正向电压 UF < UTH 时二极管截止，相当于断开，正向电流IF = 0。当 正向电压 UF ≥ UTH 时二极管导通，相当于接通，产生正向电流IF 。 阳极 阴极 二极管结构 二极管的符号
3.2.1晶体二极管的开关特性 当U超过一定值(锗管0.3V,硅管0.7V)时,管子处于充分导 通状态,正向电流l增加。 I/1 ma (2)反向特性 40 在反向电压作用下,一二极管g-40-2020 U/V 截止,反向电流几乎为0 二极管具有单向导电性。当 正向电流过大时将烧坏二极管, 因此通常加接限流电阻。当反向电压过大时也会导致二极管击穿 反向电压的极值为UBR,不允许反向电压超过该极值 2.动态特性 导通和截止状态间转换需要一定时间,转换的特性即为动态特性。 (1)反向恢复时间 二极管从正向导通到反向截止所需的时间为反向恢复时间
3．2．1 晶体二极管的开关特性 当 UF 超过一定值（锗管0.3V，硅管0.7V ）时，管子处于充分导 通状态，正向电流IF 增加。 ⑵ 反向特性 在反向电压作用下，二极管 截止，反向电流几乎为0。 二极管具有单向导电性。当 正向电流过大时将烧坏二极管， UBR -40 -20 1 2 Ｕ/ V I/ma 60 40 20 0 4 8 因此通常加接限流电阻。当反向电压过大时也会导致二极管击穿。 反向电压的极值为UBR，不允许反向电压超过该极值。 2．动态特性 导通和截止状态间转换需要一定时间，转换的特性即为动态特性。 ⑴ 反向恢复时间 二极管从正向导通到反向截止所需的时间为反向恢复时间