第三章-数字电子技术基础第五版-阎石、王红、清华大学.ppt

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（010）62792973（010）62792973数字电子技术基础数字电子技术基础数字电子技术基础数字电子技术基础第五版第五版第五版第五版补：

半导体基础知识数字电子技术基础数字电子技术基础数字电子技术基础数字电子技术基础第五版第五版第五版第五版半导体基础知识（半导体基础知识（11）本征半导体：

纯净的具有晶体结构的半导体。

本征半导体：

纯净的具有晶体结构的半导体。

常用：

硅常用：

硅SiSi，锗，锗GeGe两种两种载流子流子数字电子技术基础数字电子技术基础数字电子技术基础数字电子技术基础第五版第五版第五版第五版半导体基础知识（半导体基础知识（22）杂质半导体杂质半导体NN型半导体型半导体多子：

自由电子多子：

自由电子少子：

空穴少子：

空穴数字电子技术基础数字电子技术基础数字电子技术基础数字电子技术基础第五版第五版第五版第五版半导体基础知识（半导体基础知识（22）杂质半导体杂质半导体PP型半导体型半导体多子：

空穴多子：

空穴少子：

自由电子少子：

自由电子数字电子技术基础数字电子技术基础数字电子技术基础数字电子技术基础第五版第五版第五版第五版半导体基础知识（半导体基础知识（33）PN结的形成空间电荷区（耗尽层）扩散和漂移数字电子技术基础数字电子技术基础数字电子技术基础数字电子技术基础第五版第五版第五版第五版半导体基础知识（4）PNPN结的单向导电结的单向导电性性外加外加正向电压正向电压数字电子技术基础数字电子技术基础数字电子技术基础数字电子技术基础第五版第五版第五版第五版半导体基础知识（4）PNPN结的单向导电结的单向导电性性外加外加反向电压反向电压数字电子技术基础数字电子技术基础数字电子技术基础数字电子技术基础第五版第五版第五版第五版半导体基础知识（5）PNPN结的伏安特性结的伏安特性正向导通区反向截止区反向击穿区K:

波耳兹曼常数T:

热力学温度q:

电子电荷数字电子技术基础数字电子技术基础数字电子技术基础数字电子技术基础第五版第五版第五版第五版第三章门电路数字电子技术基础数字电子技术基础数字电子技术基础数字电子技术基础第五版第五版第五版第五版3.13.1概述概述门电门电路：

路：

实现实现基本运算、复合运算的基本运算、复合运算的单单元元电电路，如路，如与与门门、与非与非门门、或或门门门电路中以高门电路中以高门电路中以高门电路中以高/低电平表低电平表低电平表低电平表示逻辑状态的示逻辑状态的示逻辑状态的示逻辑状态的1/01/0数字电子技术基础数字电子技术基础数字电子技术基础数字电子技术基础第五版第五版第五版第五版获得高、低电平的基本原理获得高、低电平的基本原理高高/低电平都允许有低电平都允许有一定的变化范围一定的变化范围数字电子技术基础数字电子技术基础数字电子技术基础数字电子技术基础第五版第五版第五版第五版正逻辑：

高电平表示正逻辑：

高电平表示11，低电平表示，低电平表示00负逻辑：

高电平表示负逻辑：

高电平表示00，低电平表示，低电平表示11数字电子技术基础数字电子技术基础数字电子技术基础数字电子技术基础第五版第五版第五版第五版3.2半导体二极管门电路半导体二极管的结构和外特性半导体二极管的结构和外特性（DiodeDiode）二极管的二极管的结结构：

构：

PNPN结结+引引线线+封装构成封装构成PN数字电子技术基础数字电子技术基础数字电子技术基础数字电子技术基础第五版第五版第五版第五版3.2.13.2.1二极管的开关特性：

二极管的开关特性：

高电平：

VIH=VCC低电平：

VIL=0VVII=V=VIHIHDD截止，截止，VVOO=V=VOHOH=V=VCCCCVVII=V=VILILDD导导通，通，VVOO=V=VOLOL=0.7V=0.7V数字电子技术基础数字电子技术基础数字电子技术基础数字电子技术基础第五版第五版第五版第五版二极管的开关等效电路：

二极管的开关等效电路：

数字电子技术基础数字电子技术基础数字电子技术基础数字电子技术基础第五版第五版第五版第五版二极管的动态电流波形：

二极管的动态电流波形：

数字电子技术基础数字电子技术基础数字电子技术基础数字电子技术基础第五版第五版第五版第五版3.2.23.2.2二极管与二极管与门门设VCC=5V加到加到A,B的的VIH=3VVIL=0V二极管二极管导通通时VDF=0.7VAABBYY0V0V0V0V0.7V0.7V0V0V3V3V0.7V0.7V3V3V0V0V0.7V0.7V3V3V3V3V3.7V3.7VAABBYY000000001100110000111111规定3V以上为10.7V以下为0数字电子技术基础数字电子技术基础数字电子技术基础数字电子技术基础第五版第五版第五版第五版3.2.33.2.3二极管二极管或或门门设VCC=5V加到加到A,B的的VIH=3VVIL=0V二极管二极管导通通时VDF=0.7VAABBYY0V0V0V0V0V0V0V0V3V3V2.3V2.3V3V3V0V0V2.3V2.3V3V3V3V3V2.3V2.3VAABBYY000000001111110011111111规定2.3V以上为10V以下为0数字电子技术基础数字电子技术基础数字电子技术基础数字电子技术基础第五版第五版第五版第五版二极管构成的门电路的缺点二极管构成的门电路的缺点电平有偏移带负载能力差只用于IC内部电路数字电子技术基础数字电子技术基础数字电子技术基础数字电子技术基础第五版第五版第五版第五版3.3CMOS门电路3.3.1MOS3.3.1MOS管的开关特性管的开关特性一、一、MOSMOS管的管的结结构构S（Source）：

源极G（Gate）：

栅极D（Drain）：

漏极B（Substrate）:

衬底金属层氧化物层半导体层PN结数字电子技术基础数字电子技术基础数字电子技术基础数字电子技术基础第五版第五版第五版第五版以以NN沟道增强型沟道增强型为例：

为例：

数字电子技术基础数字电子技术基础数字电子技术基础数字电子技术基础第五版第五版第五版第五版以以NN沟道增强型沟道增强型为例：

为例：

当加当加+V+VDSDS时，时，VVGSGS=0=0时，时，D-SD-S间是两个背向间是两个背向PNPN结串联，结串联，iiDD=0=0加上加上+V+VGSGS，且足够大至，且足够大至VVGSGSVVGS（th）GS（th）,D-S,D-S间形成导电沟道间形成导电沟道（NN型层）型层）开启电压数字电子技术基础数字电子技术基础数字电子技术基础数字电子技术基础第五版第五版第五版第五版二、输入特性和输出特性二、输入特性和输出特性输输入特性：

直流入特性：

直流电电流流为为00，看，看进进去有一个去有一个输输入入电电容容CCII，对动态对动态有影响。

有影响。

输输出特性：

出特性：

iiDD=f（V=f（VDSDS）对应对应不同的不同的VVGSGS下得一族曲下得一族曲线线。

数字电子技术基础数字电子技术基础数字电子技术基础数字电子技术基础第五版第五版第五版第五版漏极特性曲线漏极特性曲线（分三个区域）（分三个区域）截止区截止区恒流区恒流区可可变电变电阻区阻区数字电子技术基础数字电子技术基础数字电子技术基础数字电子技术基础第五版第五版第五版第五版漏极特性曲线漏极特性曲线（分三个区域）（分三个区域）截止区：

截止区：

VVGSGSV101099数字电子技术基础数字电子技术基础数字电子技术基础数字电子技术基础第五版第五版第五版第五版漏极特性曲线漏极特性曲线（分三个区域）（分三个区域）恒流区：

恒流区：

iiDD基本上由基本上由VVGSGS决定，与决定，与VVDSDS关系不大关系不大数字电子技术基础数字电子技术基础数字电子技术基础数字电子技术基础第五版第五版第五版第五版漏极特性曲线漏极特性曲线（分三个区域）（分三个区域）可可变电变电阻区：

当阻区：

当VVDSDS较较低（近似低（近似为为00），），VVGSGS一定一定时时，这这个个电电阻受阻受VVGSGS控制、可控制、可变变。

数字电子技术基础数字电子技术基础数字电子技术基础数字电子技术基础第五版第五版第五版第五版三、三、MOSMOS管的基本开关电路管的基本开关电路数字电子技术基础数字电子技术基础数字电子技术基础数字电子技术基础第五版第五版第五版第五版四、等效电路四、等效电路OFFOFF，截止状，截止状态态ONON，导导通状通状态态数字电子技术基础数字电子技术基础数字电子技术基础数字电子技术基础第五版第五版第五版第五版五、五、MOSMOS管的四种类型管的四种类型增增强强型型耗尽型耗尽型大量正离子导电沟道数字电子技术基础数字电子技术基础数字电子技术基础数字电子技术基础第五版第五版第五版第五版3.3.2CMOS3.3.2CMOS反相器的电路结构和工作原理反相器的电路结构和工作原理一、一、电电路路结结构构数字电子技术基础数字电子技术基础数字电子技术基础数字电子技术基础第五版第五版第五版第五版二、电压、电流传输特性二、电压、电流传输特性数字电子技术基础数字电子技术基础数字电子技术基础数字电子技术基础第五版第五版第五版第五版三、输入噪声容限三、输入噪声容限数字电子技术基础数字电子技术基础数字电子技术基础数字电子技术基础第五版第五版第五版第五版结论结论：

可以通：

可以通过过提高提高VVDDDD来提高噪声容限来提高噪声容限数字电子技术基础数字电子技术基础数字电子技术基础数字电子技术基础第五版第五版第五版第五版3.3.3CMOS3.3.3CMOS反相器的静态输入和输出特性反相器的静态输入和输出特性一、一、输输入特性入特性数字电子技术基础数字电子技术基础数字电子技术基础数字电子技术基础第五版第五版第五版第五版二、输出特性二、输出特性数字电子技术基础数字电子技术基础数字电子技术基础数字电子技术基础第五版第五版第五版第五版二、输出特性二、输出特性数字电子技术基础数字电子技术基础数字电子技术基础数字电子技术基础第五版第五版第五版第五版3.3.4CMOS3.3.4CMOS反相器的动态特性反相器的动态特性一、传输延迟时间一、传输延迟时间数字电子技术基础数字电子技术基础数字电子技术基础数字电子技术基础第五版第五版第五版第五版二、交流噪声容限二、交流噪声容限三、三、动态动态功耗功耗数字电子技术基础数字电子技术基础数字电子技术基础数字电子技术基础第五版第五版第五版第五版三、动态功耗三、动态功耗数字电子技术基础数字电子技术基础数字电子技术基础数字电子技术基础第五版第五版第五版第五版3.3.53.3.5其他类型的其他类型的CMOSCMOS门电路门电路一、其他一、其他逻辑逻辑功能的功能的门电门电路路1.1.与非与非门门2.2.或非或非门门数字电子技术基础数字电子技术基础数字电子技术基础数字电子技术基础第五版第五版第五版第五版带缓冲极的带缓冲极的CMOSCMOS门门11、与非与非门门数字电子技术基础数字电子技术基础数字电子技术基础数字电子技术基础第五版第五版第五版第五版带缓冲极的带缓冲极的CMOSCMOS门门2.2.解决方法解决方法数字电子技术基础数字电子技术基础数字电子技术基础数字电子技术基础第五版第五版第五版第五版二、漏极开路的门电路（二、漏极开路的门电路（ODOD门）门）数字电子技术基础数字电子技术基础数字电子技术基础数字电子技术基础第五版第五版第五版第五版数字电子技术基础数字电子技术基础数字电子技术基础数字电子技术基础第五版第五版第五版第五版数字电子