重点：二极管、三级管特性

难点：逻辑门的构成。

第一节 基本内容

一. 半导体器件的开关特性

1. 二极管的开关特性

理想化二极管的伏安特性

2. 三极管的开关特性

三极管用作为开关

二. 分立元件门电路

1. 二极管与门电路

图2-10 二极管构成的与门（a）电路组成（b）与门逻辑符号

设输入电压（va、vb、vc）高电平为5伏，低电平为0伏，电源电压（vcc）为5伏。当输入中有一个为低电平，输出电压vo=0v。

2. 二极管或门电路

3. 三极管反相器（非门）

由三极管构成的反相器（非门）如图2-13所示。

三. ttl逻辑门电路

1. ttl与非门内部结构和工作原理

(a) (b)

ttl与非门内部基本结构如图2-18(a)所示，多发射极管t1为输入级，t2为中间级，t3和t4组成输出级。npn型多发射极管t1的基极类似于图2-16中多个二极管（发射结）的共阳极，当a、b、c中有一个或一个以上为低电平，对应发射结正偏导通，vcc经r1为t1提供基极电流。设输入低电平vil =0.3v，输入高电平vih =3.6v，vbe =0.7v，则t1基极电位vb1 =1v，t2因没有基极电流而截止，因此t3也截止。因为t2截止，vcc经r2为t4提供基极电流，t4导通输出高电平voh （= vcc – ib4r2-vbe4 – vd ），由于ib2很小，忽略该电流在r2上直流压降，则voh=5v-0.7v-0.7v≈3.6v。当a、b、c全为高电平或全部悬空，vcc经r1经t1集电结（类似于图2-16中d4）为t2提供基极电流，t2导通。此时，t1基极电位vb1（为t1集电结t2发射结t3发射结三个pn结正向压降之和）=2.1v。t2导通一方面为t3提供基极电流，使t3也导通，另一方面因t2集电极电位vc2（=vbe3 + vces2）≈1v，使t4截止。t3导通，t4截止输出低电平vol（= vces3）≈0.3v。由此可见，图2-18所示电路实现了“见0为1，全1出0”的与非逻辑功能，是ttl与非门。

输入级多发射极管t1不仅起到图2-16中d1～d4的作用，而且具有加快门电路开关速度的作用。在输入由低电平变为高电平（三输入接一起，或多余端悬空）时，t2要由截止变为导通。输入变为高电平后，t1相当于一倒置应用的三极管（发射结反偏，集电结正偏，输入高电平相当于电源），为t2从截止变为导通提供较大的正向基极电流，加快t2状态转换速度。在输入由高电平变为低电平时，t2要由导通变为截止。输入变为低电平后，由于t2 、t3存储的电荷尚未泄放，vc1=1.4v（相当于电源），而vb1 =1v，ve1 =0.3v（t1发射结正偏，集电结反偏，处于放大状态），t1将从t2抽取较大的反向基极电流，加快存储电荷的泄放，加快t2状态转换速度。

t3、t4组成的推挽式输出级不仅具有提高开关速度的作用，而且具有提高带负载能力的作用。由于t3、t4工作状态相反，t3截止、t4导通，输出高电平，因为t3截止，所以t4导通所流过的电流全部流向负载，而不会被t3分流，即带负载的能力提高了。同时此较大的电流，又可以减小输出电压上升时间；t4截止、t3导通，输出低电平，t3导通能为负载电容提供较大的放电电流，减小了输出电压的下降时间。

由于采用以上措施，ttl门电路有较高的工作速度，输出电压有较陡直的变化边沿