数字电路之晶体二极管

晶体二极管开关特性

• 一个理想的开关已经具有如下特性：

1. 开关s断开时，通过开关的电流I=0，这时开关两端点间呈现的电阻为无穷大
2. 开关s闭合时，开关两端电压v=0，这时开关两端点间呈现的电阻为0
3. 开关s的接通或断开动作瞬间完成
4. 上述开关特性不受其他因素(如温度等)的影响

一.二极管稳态开关特性
(1)电路表示

稳态下通过二极管的电流满足以下公式:

(2)二极管伏安特性

得出：
1.当外加正向电压时，正向电流Id随正向电压Vd的增加按指数规律增加,当正向电压Vd较小时通过二极管的电流Id很小
2.只有当正向电压增加到一定值Vth以后，电流Id才有明显的数值。电压Vth称为二极管的正向开启电压或门限电压或阀值电压。一般硅管的门限电压Vth为0.6~0.7V
3.当外加反向电压时，由于Vd<0，所以此时Id=-Is。
反向电流Is与外加反向电压无关,故Is称为反向饱和电流，数值很小，常忽略不计

(3)理想二极管开关特性

(4)二极管特性折线简化

当正向偏置时，二极管导通，其压降为零，相当于开关闭合;当反向偏置时，二极管截止，流过的电流为0，相当于开关断开

二.二极管瞬态开关特性
理想二极管做开关时，在外加跳变电压作用下，由导通到截止或由截止到导通都是在瞬间完成的

二极管D的工作状态由输入电压v1决定。
1.V1=Vf时二级管导通，二极管两端的正向电压Vd=0。通过的电流ID=If=Vf/R
2.V1=-Vr时二极管截止，二极管两端的反向电压Vd=-Vr，通过二极管的反向电流Id=0

• 二极管瞬态开关特性的波形
  
  1.t<t1时，二极管稳定工作在导通状态，导通电压约=0.6~0.7V(以硅管为例)，导通电流Id=If=(Vf-Vd)/R约等于Vf/R。
  2.Trr=Ts+Tf 称为反向恢复时间，是影响二极管开关速度的主要原因
  3.t<t2时，二极管处于反向截止状态，Vd=-Vr, Id=-Is
  4.Tr 称为二极管的正向恢复时间

参考文献：数字电路逻辑设计 第二版