第一節(jié)半導(dǎo)體二極管門電路

1、第一節(jié) 半導(dǎo)體二極管門電路1第一節(jié) 半導(dǎo)體二極管門電路2一、概述第一節(jié) 半導(dǎo)體二極管門電路3第一節(jié) 半導(dǎo)體二極管門電路4和和是兩種狀態(tài)，是兩種狀態(tài)，是兩個不同的可以截然區(qū)別開來的電壓范圍。是兩個不同的可以截然區(qū)別開來的電壓范圍。 在電子電路中用高、低電平，分別表示二值邏在電子電路中用高、低電平，分別表示二值邏輯的輯的 1 和和 0 兩種邏輯狀態(tài)。兩種邏輯狀態(tài)。輸輸入入信信號號獲得高，低電平的基本原理輸輸出出信信號號R vOSvIVcc第一節(jié) 半導(dǎo)體二極管門電路54. 正邏輯和負邏輯正邏輯和負邏輯10正邏輯01負邏輯今后除非特別說明，本書中一律采用正邏輯。今后除非特別說明，本書中一律采用正邏輯。

2、第一節(jié) 半導(dǎo)體二極管門電路65. 門電路的發(fā)展門電路的發(fā)展在最初的數(shù)字邏輯電路中，每個門電路都是用若干在最初的數(shù)字邏輯電路中，每個門電路都是用若干個分立的半導(dǎo)體器件和電阻、電容連接而成的。個分立的半導(dǎo)體器件和電阻、電容連接而成的。用這種單元電路組成大規(guī)模的數(shù)字電路是非常困難用這種單元電路組成大規(guī)模的數(shù)字電路是非常困難的，這就嚴(yán)重地制約了數(shù)字電路的普遍應(yīng)用。的，這就嚴(yán)重地制約了數(shù)字電路的普遍應(yīng)用。隨著數(shù)字集成電路的問世和大規(guī)模集成電路工藝水隨著數(shù)字集成電路的問世和大規(guī)模集成電路工藝水平的不斷提高，今天已經(jīng)能把大量的門電路集成在平的不斷提高，今天已經(jīng)能把大量的門電路集成在一塊很小的半導(dǎo)體芯片上，構(gòu)

3、成功能復(fù)雜的一塊很小的半導(dǎo)體芯片上，構(gòu)成功能復(fù)雜的“片上片上系統(tǒng)系統(tǒng)”。從制造工藝上可以將目前使用的數(shù)字集成電路分為從制造工藝上可以將目前使用的數(shù)字集成電路分為雙極型雙極型、單極型單極型和和混合型混合型三種。三種。第一節(jié) 半導(dǎo)體二極管門電路71961年美國得克薩斯儀器公司率先將數(shù)字電路的元、年美國得克薩斯儀器公司率先將數(shù)字電路的元、器件制作在同一硅片上，制成了數(shù)字集成電路器件制作在同一硅片上，制成了數(shù)字集成電路（Integrated Circuits，簡稱，簡稱 IC）。）。由于集成電路由于集成電路體積小體積小、重量輕重量輕、可靠性好可靠性好，因而在大，因而在大多數(shù)領(lǐng)域里迅速取代了分立器件組成

4、的數(shù)字電路。多數(shù)領(lǐng)域里迅速取代了分立器件組成的數(shù)字電路。直到直到20世紀(jì)世紀(jì)80年代初，采用雙極型三極管組成的年代初，采用雙極型三極管組成的TTL型集成電路一直是數(shù)字集成電路的主流產(chǎn)品。型集成電路一直是數(shù)字集成電路的主流產(chǎn)品。TTL電路存在著一個嚴(yán)重的缺點，這就是它的功耗比電路存在著一個嚴(yán)重的缺點，這就是它的功耗比較大。因此，用較大。因此，用TTL電路只能做成小規(guī)模集成電路電路只能做成小規(guī)模集成電路(簡簡稱稱SSI，其中僅包含，其中僅包含10個以內(nèi)的門電路）和中規(guī)模集個以內(nèi)的門電路）和中規(guī)模集成電路成電路(簡稱簡稱MSI，其中包含，其中包含10100個門電路）個門電路） 。第一節(jié) 半導(dǎo)體二極管

5、門電路8CMOS集成電路出現(xiàn)于集成電路出現(xiàn)于20世紀(jì)世紀(jì)60年代后期，它最突年代后期，它最突出的優(yōu)點在于功耗極低，所以非常適合制作大規(guī)模出的優(yōu)點在于功耗極低，所以非常適合制作大規(guī)模集成電路。集成電路。隨著隨著CMOS制作工藝的不斷進步，無論是在工作速制作工藝的不斷進步，無論是在工作速度還是在驅(qū)動能力上，度還是在驅(qū)動能力上， CMOS電路都已經(jīng)不比電路都已經(jīng)不比TTL電路遜色。電路遜色。因此，因此， CMOS電路便逐漸取代電路便逐漸取代TTL電路而成為當(dāng)前電路而成為當(dāng)前數(shù)字集成電路的主流產(chǎn)品。數(shù)字集成電路的主流產(chǎn)品。但在現(xiàn)有的一些設(shè)備中仍舊在使用但在現(xiàn)有的一些設(shè)備中仍舊在使用TTL電路。電路。第

6、一節(jié) 半導(dǎo)體二極管門電路9二、半導(dǎo)體二極管的開關(guān)特性第一節(jié) 半導(dǎo)體二極管門電路10IIL0vV時，二極管時，二極管導(dǎo)通導(dǎo)通OOL0vVIIHCCvVV時，二極管時，二極管截止截止OOHCCvVV二極管開關(guān)電路二極管開關(guān)電路VCCRD+-+vOvI第一節(jié) 半導(dǎo)體二極管門電路11二極管的伏安特性二極管的伏安特性vio) 1e (TsVvIi第一節(jié) 半導(dǎo)體二極管門電路12RLVONrDVONOivVONOivVONOivi+-+VCCv第一節(jié) 半導(dǎo)體二極管門電路13三、二極管與門二極管與門的邏輯電平二極管與門的邏輯電平A/V0033B/V0303Y/V0.70.70.73.7D1、D2導(dǎo)通導(dǎo)通D1導(dǎo)

7、通導(dǎo)通 D2截止截止D1截止截止 D2導(dǎo)通導(dǎo)通D1、 D2導(dǎo)通導(dǎo)通最簡單的與門可以由二極管和電阻組成。最簡單的與門可以由二極管和電阻組成。圖中圖中A、B為兩個輸入變量，為兩個輸入變量，Y為輸出變量。為輸出變量。設(shè)輸入的高、低電平分別為設(shè)輸入的高、低電平分別為3V、0V，二極管的正向?qū)▔航禐槎O管的正向?qū)▔航禐?.7V 。Y二極管與門二極管與門VCC（5V）RD1D2AB第一節(jié) 半導(dǎo)體二極管門電路14A0011B0101Y0001二極管與門的真值表二極管與門的真值表ABY 這種與門電路雖然簡單，這種與門電路雖然簡單，但輸出的高、低電平數(shù)值和輸入的高、低電平數(shù)值不相等，但輸出的高、低電平數(shù)值和輸入的高、低電平數(shù)值不相等，負載電阻的改變有時會影響輸出高電平。負載電阻的改變有時會影響輸出高電平。僅用作集成電路內(nèi)部的邏輯單元。僅用作集成電路內(nèi)部的邏輯單元。ABY第一節(jié) 半導(dǎo)體二極管門電路15四、二極管或門 A/V0033B/V0303Y/V02.32.32.3二極管或門的邏輯電平二極管或門的邏輯電平D1、D2截止截止D1截止截止D2導(dǎo)通導(dǎo)通 D1導(dǎo)通導(dǎo)通D2截止截止D1、 D2導(dǎo)通導(dǎo)通最簡單的或門也是由二極管和電阻組成。最簡單的或門也是由二極管和電阻組成。圖中圖中A、B為兩個輸入變量，為兩個輸入變量，Y為輸出變量。為輸出變量。設(shè)輸入的高、低電平分別為設(shè)輸入的高、低電平