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1、东南大学信息科学与工程学院东南大学信息科学与工程学院3 3 数字集成逻辑电路基础数字集成逻辑电路基础数字集成逻辑电路工艺可分为：数字集成逻辑电路工艺可分为：晶体管晶体管集成电路集成电路金属氧化物半导体集成电路（金属氧化物半导体集成电路（MOSMOS工艺）工艺）BiMOSBiMOS工艺工艺砷化镓工艺砷化镓工艺磷化铟工艺磷化铟工艺本章主要介绍本章主要介绍晶体管晶体管-晶体管逻辑电路（晶体管逻辑电路（TTLTTL，Transistor-Transistor LogicTransistor-Transistor Logic）CMOSCMOS电路（电路（Complementary Metal Oxide
2、 Semiconductor)Complementary Metal Oxide Semiconductor)东南大学信息科学与工程学院东南大学信息科学与工程学院 集成电路是将电路制作在晶圆上，也就是将构成电路集成电路是将电路制作在晶圆上，也就是将构成电路的晶体管、电阻、电容、连线等元器件做在一块半导体材的晶体管、电阻、电容、连线等元器件做在一块半导体材料上，构成一个完整的电路。料上，构成一个完整的电路。Jack S KilbyJack S KilbyTexas InstrumentsTexas InstrumentsRobert Norton NoyceRobert Norton Noyce
3、Fairchild SemiconductorFairchild Semiconductor东南大学信息科学与工程学院东南大学信息科学与工程学院2 2吋吋-8-8吋晶圆吋晶圆小规模集成电路小规模集成电路（SSISSI，2020个门以下）个门以下）中规模集成电路中规模集成电路（MSIMSI，几十，几十-100-100个门）个门）大规模集成电路大规模集成电路（LSILSI，几百，几百-1000-1000个门）个门）超大规模集成电路超大规模集成电路（VLSIVLSI，10001000个门以上）个门以上）芯片系统芯片系统（SOCSOC，包括数字和模拟电路），包括数字和模拟电路）Apple A7Appl
4、e A7包含超过包含超过1010亿个晶体管，晶亿个晶体管，晶粒大小为粒大小为102mm102mm 东南大学信息科学与工程学院东南大学信息科学与工程学院数字集成逻辑电路按工艺可分为：数字集成逻辑电路按工艺可分为：双极型集成电路双极型集成电路空穴和自由电子都参与导电空穴和自由电子都参与导电TTLTTLECLECL（Emitter Coupled LogicEmitter Coupled Logic）HTLHTL（High Threshold LogicHigh Threshold Logic）I I2 2L L （Integrated Inject LogicIntegrated Inject L
5、ogic）单极型集成电路单极型集成电路只有一种载流子导电只有一种载流子导电MOSMOS东南大学信息科学与工程学院东南大学信息科学与工程学院3.1 3.1 晶体管的开关特性晶体管的开关特性 在一块单晶半导体中，一部分掺有受主杂质（三价元素）是在一块单晶半导体中，一部分掺有受主杂质（三价元素）是 P P型半导体，另一部分掺有施主杂质（五价元素）是型半导体，另一部分掺有施主杂质（五价元素）是N N型半导体型半导体时，时，P P型半导体和型半导体和N N型半导体的交界面附近的过渡区称为型半导体的交界面附近的过渡区称为PNPN结。结。P P型半导体中有许多带正电荷的空穴和带负电荷的电离杂质。型半导体中有
6、许多带正电荷的空穴和带负电荷的电离杂质。在电场的作用下在电场的作用下,空穴是可以移动的空穴是可以移动的,而电离杂质（离子）是固而电离杂质（离子）是固定不动的。定不动的。N N型半导体中有许多可动的负电子和固定的正离子。在杂质型半导体中有许多可动的负电子和固定的正离子。在杂质半导体中，正负电荷数是相等的，它们的作用相互抵消，因此半导体中，正负电荷数是相等的，它们的作用相互抵消，因此保持电中性。保持电中性。3.1.1 PN3.1.1 PN结结东南大学信息科学与工程学院东南大学信息科学与工程学院+4+4+4+4+4+4+4+4+4B B东南大学信息科学与工程学院东南大学信息科学与工程学院+4+4+4
7、+4+4+4+4+4B B东南大学信息科学与工程学院东南大学信息科学与工程学院-半导体中产生了大量的空穴和负离子半导体中产生了大量的空穴和负离子东南大学信息科学与工程学院东南大学信息科学与工程学院+4+4+4+4+4+4+4+4+4P P东南大学信息科学与工程学院东南大学信息科学与工程学院+4+4+4+4+4+4+4+4P P东南大学信息科学与工程学院东南大学信息科学与工程学院+半导体中产生了大量的自由电子和正离子半导体中产生了大量的自由电子和正离子东南大学信息科学与工程学院东南大学信息科学与工程学院 P P型型半半导体导体和和N N型半导体结合后，在它们的交界处就出现了型半导体结合后，在它们
8、的交界处就出现了电子电子和空穴的和空穴的浓度差，浓度差，N N型区内的电子多、空穴少，型区内的电子多、空穴少，P P型区内的空穴多而电子少，这样电型区内的空穴多而电子少，这样电子和空穴会从浓度高的地方向浓度低的地方扩散，因此，有些电子从子和空穴会从浓度高的地方向浓度低的地方扩散，因此，有些电子从N N型区型区向向P P型区扩散，型区扩散，也有一些空穴要从也有一些空穴要从P P型区向型区向N N型区扩散。型区扩散。电子和空穴带有相反的电荷，它们在扩散过程中要产生复合，结果使电子和空穴带有相反的电荷，它们在扩散过程中要产生复合，结果使P P区和区和N N区中原来的电中性被破坏。区中原来的电中性被破
9、坏。P P区失去空穴留下带负电的离子，区失去空穴留下带负电的离子，N N区失去电子留下带正电的离子。区失去电子留下带正电的离子。这些离子因物质结构的关系，不能移动，这些离子因物质结构的关系，不能移动，因此称为空间电荷，它们集中在因此称为空间电荷，它们集中在P P区和区和N N区的交界面附近，形成了一个很区的交界面附近，形成了一个很薄的空间电荷区薄的空间电荷区（耗尽层耗尽层），这就是所谓的，这就是所谓的PNPN结结东南大学信息科学与工程学院东南大学信息科学与工程学院在空间电荷区，由于正负电荷之间的相互作用，在空间电荷区中形成一个在空间电荷区，由于正负电荷之间的相互作用，在空间电荷区中形成一个电场
10、，其方向从带正电的电场，其方向从带正电的N N区指向带负电的区指向带负电的P P区，该电场是由载流子扩散后区，该电场是由载流子扩散后在半导体内部形成的，故称为在半导体内部形成的，故称为内电场内电场内电场是由多子的扩散运动引起的，伴随着它的建立，将带来两种影响：一是内电场是由多子的扩散运动引起的，伴随着它的建立，将带来两种影响：一是内电场将阻碍多子的内电场将阻碍多子的扩散扩散，二是，二是P P区和区和N N区的少子一旦接近区的少子一旦接近PNPN结，便在内电场结，便在内电场的作用下的作用下漂移漂移到对方，到对方，使空间电荷区变窄。使空间电荷区变窄。当扩散运动和漂移运动达到动态平当扩散运动和漂移运
11、动达到动态平衡时，交界面形成稳定的空间电荷区，即衡时，交界面形成稳定的空间电荷区，即PNPN结处于动态平衡。结处于动态平衡。东南大学信息科学与工程学院东南大学信息科学与工程学院外加正向电压外加正向电压 （正偏），也就是电源正极接（正偏），也就是电源正极接P P区，负极接区，负极接N N区，外电场的方向与内区，外电场的方向与内电场方向相反。在外电场作用下，多子将向结移动，结果使空间电荷区变窄，电场方向相反。在外电场作用下，多子将向结移动，结果使空间电荷区变窄，内电场被削弱，有利于多子的扩散而不利于少子的漂移，扩散运动起主要作用。结内电场被削弱，有利于多子的扩散而不利于少子的漂移，扩散运动起主要作
12、用。结果，区的多子空穴将源源不断的流向区，而区的多子自由电子亦不断流向果，区的多子空穴将源源不断的流向区，而区的多子自由电子亦不断流向区，这两股载流子的流动就形成了区，这两股载流子的流动就形成了PNPN结的正向电流。结的正向电流。此时，有较大的正向扩散电此时，有较大的正向扩散电流，即呈现低电阻，流，即呈现低电阻，称称PNPN结导通结导通。东南大学信息科学与工程学院东南大学信息科学与工程学院外加反向电压（反偏），也就是电源正极接外加反向电压（反偏），也就是电源正极接N N区，负极接区，负极接P P区，外电场的方向与区，外电场的方向与内电场方向相同。在外电场作用下，多子将背离结移动，结果使空间电荷
13、内电场方向相同。在外电场作用下，多子将背离结移动，结果使空间电荷区变宽，内电场被增强，有利于少子的漂移而不利于多子的扩散，漂移运动起区变宽，内电场被增强，有利于少子的漂移而不利于多子的扩散，漂移运动起主要作用。漂移运动产生的漂移电流的方向与正向电流相反，称为反向电流。主要作用。漂移运动产生的漂移电流的方向与正向电流相反，称为反向电流。因少子浓度很低，反向电流远小于正向电流。当温度一定时，少子浓度一定，因少子浓度很低，反向电流远小于正向电流。当温度一定时，少子浓度一定，反向电流几乎不随外加电压而变化，故称为反向饱和电流。反向电流几乎不随外加电压而变化，故称为反向饱和电流。此时，此时，只有很小的只
14、有很小的反向漂移电流，呈现高电阻，反向漂移电流，呈现高电阻，称称PNPN结截止结截止。3.1.2 3.1.2 二极管的开关特性二极管的开关特性 双极型二极管的开关特性实际上源于其单向导电性，是对其伏安特性的近双极型二极管的开关特性实际上源于其单向导电性，是对其伏安特性的近似，通过控制二极管两端的电压可以控制流过电流与否，实现开关功能。似，通过控制二极管两端的电压可以控制流过电流与否，实现开关功能。PNPN结正向偏置（结正向偏置（v0v0）且）且vVvVT T时时PNPN结反向偏置（结反向偏置（v0vV|v|VT T时时东南大学信息科学与工程学院东南大学信息科学与工程学院二极管的伏安特性可以看出
15、：二极管的伏安特性可以看出：二极管是一种非线性元件，它的正向特性和反向特性都是非线性的。二极管是一种非线性元件，它的正向特性和反向特性都是非线性的。二极管具有单向导电性能，即二极管具有单向导电性能，即PNPN结正向导通时电阻很少，反向截止时电结正向导通时电阻很少，反向截止时电阻很大。阻很大。正向导通时，管子的正向压降很少，一般情况下，硅管约为正向导通时，管子的正向压降很少，一般情况下，硅管约为0.7V0.7V，锗管，锗管约为约为0.3V0.3V左右。左右。硅二极管与锗二极管的主要区别在于：锗管的正向电流比硅管上升得快，硅二极管与锗二极管的主要区别在于：锗管的正向电流比硅管上升得快，正向压降较小
16、。但锗管的反向电流比硅管的反向电流大得多，锗管受温正向压降较小。但锗管的反向电流比硅管的反向电流大得多，锗管受温度的影响比较明显。度的影响比较明显。东南大学信息科学与工程学院东南大学信息科学与工程学院3.1.3 3.1.3 双极型晶体管（双极型晶体管（BJTBJT管）的开关特性管）的开关特性 三极管的放大作用就是：集电极三极管的放大作用就是：集电极（C C极）极）电流受基极电流受基极（B B极）极）电流的控电流的控制（假设电源能够提供给集电极足够大的电流的话），并且基极电流很小制（假设电源能够提供给集电极足够大的电流的话），并且基极电流很小的变化，会引起集电极电流很大的变化，且变化满足一定的比
17、例关系：集的变化，会引起集电极电流很大的变化，且变化满足一定的比例关系：集电极电流的变化量是基极电流变化量的电极电流的变化量是基极电流变化量的 倍，即电流变化被放大了倍，即电流变化被放大了 倍，把倍，把 叫做三极管的放大倍数。叫做三极管的放大倍数。三极管是电流放大器件三极管是电流放大器件东南大学信息科学与工程学院东南大学信息科学与工程学院放大状态放大状态时时BEBE结正偏结正偏，BCBC结反偏；结反偏；截止状态截止状态时时BEBE结不导通结不导通，BCBC结随便偏置；结随便偏置；饱和状态饱和状态时时BEBE结正偏，结正偏，BCBC结趋向结趋向0 0偏或正偏；偏或正偏；三极管的三种工作状态三极管
18、的三种工作状态当输入为低电平，即当输入为低电平，即V VININ=V=VILIL=0V=0V时，基极与发时，基极与发射极之间零偏，与集电极之间反偏，此时射极之间零偏，与集电极之间反偏，此时BJTBJT管自集电极向下看几乎没有电流，相当于开关管自集电极向下看几乎没有电流，相当于开关断开，三极管截止。因此断开，三极管截止。因此i iC C00，v vOUTOUT=V=VCCCC-i iC CR RC CVVCCCC，输出为高电平。，输出为高电平。当输入为高电平，即当输入为高电平，即v vININ=V=VIHIH=5V=5V时，则基极与时，则基极与发射极正偏，从而发射极正偏，从而v vOUTOUT=
19、0V=0V东南大学信息科学与工程学院东南大学信息科学与工程学院 BJTBJT的开关时间包括开通时间和关断时间，是由于三极管在饱和态与截止态的开关时间包括开通时间和关断时间，是由于三极管在饱和态与截止态之间切换所致。之间切换所致。显而易见，开关时间限制了显而易见，开关时间限制了BJT开关的开关的速度。速度。BJT开关应用的场合速度越高，开关应用的场合速度越高，就要求开关时间越短。就要求开关时间越短。要缩短要缩短BJT的开关时间，可以减小基区的开关时间，可以减小基区宽度，缩短载流子渡越时间；也可以减宽度，缩短载流子渡越时间；也可以减小发射结、集电结面积，从而减小极间小发射结、集电结面积，从而减小极
20、间寄生电容，提高速度；寄生电容，提高速度；另外，适当选择基极正、反偏电流以及另外，适当选择基极正、反偏电流以及临界饱和电流，也可利于临界饱和电流，也可利于BJT状态的切状态的切换，改善动态特性，提高速度。换，改善动态特性，提高速度。东南大学信息科学与工程学院东南大学信息科学与工程学院3.1.4 3.1.4 场效应管（场效应管（MOSMOS管）的开关特性管）的开关特性场效应晶体管（场效应晶体管（Field Effect TransistorField Effect Transistor，FETFET）简称场效应管，由多数载）简称场效应管，由多数载流子参与导电，也称为单极型晶体管流子参与导电，也称
21、为单极型晶体管具有输入电阻高、噪声小、功耗低、动态范围大、易于集成、没有二次击具有输入电阻高、噪声小、功耗低、动态范围大、易于集成、没有二次击穿现象、安全工作区域宽等优点穿现象、安全工作区域宽等优点输入电阻很大；温度稳定性较好；组成的放大电路的电压放大系数要小于输入电阻很大；温度稳定性较好；组成的放大电路的电压放大系数要小于三极管组成放大电路的电压放大系数三极管组成放大电路的电压放大系数场效应管分为结型场效应管（场效应管分为结型场效应管（JFETJFET）和绝缘栅场效应管（）和绝缘栅场效应管（MOSMOS管）两大类管）两大类按沟道材料型和绝缘栅型各分按沟道材料型和绝缘栅型各分N N沟道和沟道和
22、P P沟道两种；按导电方式：耗尽型与沟道两种；按导电方式：耗尽型与增强型，结型场效应管均为耗尽型；而增强型，结型场效应管均为耗尽型；而MOSMOS场效应晶体管又分为场效应晶体管又分为N N沟耗尽沟耗尽型和增强型；型和增强型；P P沟耗尽型和增强型四大类。沟耗尽型和增强型四大类。东南大学信息科学与工程学院东南大学信息科学与工程学院工作原理：工作原理：N N沟道：当沟道：当U UGSGS 大于导通电压时，大于导通电压时，D-SD-S极导通极导通P P沟道：当沟道：当U UGSGS 小于导通电压小于导通电压0 0时，时，D-SD-S极导通极导通S(Source)：源极：源极G(Gate)：栅极：栅极
23、D(Drain)：漏极：漏极B(Substrate):衬底衬底东南大学信息科学与工程学院东南大学信息科学与工程学院当在当在NMOSNMOS的栅上施加相对于源的正电压的栅上施加相对于源的正电压V VGSGS时时当当V VGSGS比较小时，栅上的正电荷还不能使硅比较小时，栅上的正电荷还不能使硅-二氧化硅界面处积累可运动的电子电荷，这是二氧化硅界面处积累可运动的电子电荷，这是因为衬底是因为衬底是P P型的半导体材料，其中的多数载型的半导体材料，其中的多数载流子是正电荷空穴，栅上的正电荷首先是驱赶流子是正电荷空穴，栅上的正电荷首先是驱赶表面的空穴，使表面正电荷耗尽，形成带固定表面的空穴，使表面正电荷耗
24、尽，形成带固定负电荷的耗尽层负电荷的耗尽层当当V VGSGS电压太低时，感应出来的负电荷较少，电压太低时，感应出来的负电荷较少，它将被它将被P P型衬底中的空穴中和，因此在这种情型衬底中的空穴中和，因此在这种情况时，漏源之间仍然无电流况时，漏源之间仍然无电流I IDD当当V VGSGS增加到一定值时，其感应的负电荷增加到一定值时，其感应的负电荷把两个分离的把两个分离的N N区沟通形成区沟通形成N N沟道，这个沟道，这个临界电压称为开启电压临界电压称为开启电压(或称阈值电压、或称阈值电压、门限电压门限电压)，用符号，用符号V VT T表示表示(一般规定在一般规定在I ID D10uA10uA时的
25、时的V VGSGS作为作为V VT T)当当V VGSGS继续增大，负电荷增加，导电沟道继续增大，负电荷增加，导电沟道扩大，电阻降低，扩大，电阻降低，I ID D也随之增加，并且呈也随之增加，并且呈较好线性关系较好线性关系东南大学信息科学与工程学院东南大学信息科学与工程学院简单来说就是：栅极加正电压（简单来说就是：栅极加正电压（V VGSGSVVT T），形成纵向电场，吸引电子、排斥），形成纵向电场，吸引电子、排斥空穴，在栅氧化层下形成电子导电沟道，将源极和漏极连起来；漏极加正电空穴，在栅氧化层下形成电子导电沟道，将源极和漏极连起来；漏极加正电压压(V(VDSDS0)0)，形成横向电场，电子逆
26、着电场方向漂移到漏极，形成漏极到源极，形成横向电场，电子逆着电场方向漂移到漏极，形成漏极到源极的电流。的电流。东南大学信息科学与工程学院东南大学信息科学与工程学院MOSMOS管的开关特性管的开关特性当当V Vi i=V=ViLiL时，时，V VGSGS=V=ViLiLVVVT T，MOSMOS管处于导通状态，合理选择管处于导通状态，合理选择V VDDDD和和R RDD，使，使I IDD足够大，输出足够大，输出V Vo o=V=VOLOL=V=VDDDD-I-ID DR RD D为得到足够低的为得到足够低的V VOLOL，要求，要求R RD D很大，在实际电路中，常用另一个很大，在实际电路中，常
27、用另一个MOSMOS管来做管来做负载负载，相当于开关接通状态相当于开关接通状态东南大学信息科学与工程学院东南大学信息科学与工程学院MOSMOS管在导通与截止两种状态发生转换时同样存在过渡过程，但其动态特管在导通与截止两种状态发生转换时同样存在过渡过程，但其动态特性主要取决于与电路有关的杂散电容充、放电所需的时间，而管子本身导性主要取决于与电路有关的杂散电容充、放电所需的时间，而管子本身导通和截止时电荷积累和消散的时间是很小的通和截止时电荷积累和消散的时间是很小的由于由于MOSMOS管导通时的漏源电阻管导通时的漏源电阻r rDSDS比晶体三极管的饱和电阻比晶体三极管的饱和电阻r rCESCES要
28、大得多，要大得多，漏极外接电阻漏极外接电阻R RD D也比晶体管集电极电阻也比晶体管集电极电阻R RC C大，所以，大，所以，MOSMOS管的充、放电时管的充、放电时间较长，使间较长，使MOSMOS管的开关速度比晶体三极管的开关速度低。不过，在管的开关速度比晶体三极管的开关速度低。不过，在CMOSCMOS电路中，由于充电电路和放电电路都是低阻电路，其充、放电过程电路中，由于充电电路和放电电路都是低阻电路，其充、放电过程都比较快，从而使都比较快，从而使CMOSCMOS电路有较高的开关速度电路有较高的开关速度东南大学信息科学与工程学院东南大学信息科学与工程学院3.1.5 MOS3.1.5 MOS模
29、拟开关模拟开关（1 1）单沟道模拟开关单沟道模拟开关通常在通常在MOSMOS管的管的栅极栅极加控制开关通断的信号加控制开关通断的信号V VC C，源极源极接模拟信号输入接模拟信号输入V VI I，漏极漏极输出输出V VO O。对于在模拟电路的应用，这类开关有一个严重的缺点：为了保证管子工。对于在模拟电路的应用，这类开关有一个严重的缺点：为了保证管子工作在大信号状态，栅源电压作在大信号状态，栅源电压V VC C-V-VI I在在V VC C为高时，须高于饱和区与线性区交界电压为高时，须高于饱和区与线性区交界电压V VGS(L)GS(L)，在，在V VC C为低时须低于阈值电压为低时须低于阈值电压
30、V VT T，这就限制模拟信号的最大值不得超过，这就限制模拟信号的最大值不得超过V VHH-V VGS(L)GS(L)，最小值不得低于，最小值不得低于V VL L-V-VT T，限制了模拟信号的变化范围，否则，限制了模拟信号的变化范围，否则MOSMOS管将进管将进入饱和区，开关等效电阻随漏源电压变化而变化，不利于信号传输。入饱和区，开关等效电阻随漏源电压变化而变化，不利于信号传输。东南大学信息科学与工程学院东南大学信息科学与工程学院（2 2）CMOSCMOS模拟开关模拟开关 CMOS CMOS双向模拟开关又叫双向模拟开关又叫CMOSCMOS传输门传输门，是对于单沟道模拟开关的改进。，是对于单沟
31、道模拟开关的改进。可以同时使用可以同时使用N N沟道沟道MOSMOS管与管与P P沟道沟道MOSMOS管作为开关。将两管源、漏交叉相连，管作为开关。将两管源、漏交叉相连，栅极加相反的控制信号，使得两管电源电压极性与电流方向均相反，组成互补栅极加相反的控制信号，使得两管电源电压极性与电流方向均相反，组成互补结构。制造时应使两管参数完全对称，如使开启电压绝对值相同，进入线性电结构。制造时应使两管参数完全对称，如使开启电压绝对值相同，进入线性电阻区时的栅源电压绝对值与线性电阻值相同，等等。阻区时的栅源电压绝对值与线性电阻值相同，等等。假设两管开启电压假设两管开启电压|V|VGS(th)GS(th)|
32、=2V|=2V，进入线性区的，进入线性区的栅源电压栅源电压|V|VGSGS|=3V|=3V，控制信号的两个值为，控制信号的两个值为0V0V和和5V5V，同时输入电压，同时输入电压V VI I在在0 05V5V范围内变化。范围内变化。EN=0VEN=0V，两管均截止，开关断开；两管均截止，开关断开；EN=5VEN=5V，此时若此时若V VI I 3V3V，则，则T T1 1管导通并工作于管导通并工作于线性区、线性区、T T2 2管截止；若管截止；若V VI I 2V2V，则，则T T1 1管截止、管截止、T T2 2管导通并工作于线性区；若管导通并工作于线性区；若2V2VV VI I3V3V，则
33、，则T T1 1、T T2 2管均导通并工作于饱和区，此时开关的开管均导通并工作于饱和区，此时开关的开启电阻相当于两管饱和区电阻并联，电阻值略启电阻相当于两管饱和区电阻并联，电阻值略大于线性区电阻，总电阻起伏不大，电阻特性大于线性区电阻，总电阻起伏不大，电阻特性较理想。较理想。东南大学信息科学与工程学院东南大学信息科学与工程学院3.2 3.2 逻辑门电路逻辑门电路用以用以实现逻辑实现逻辑运算的运算的电电路常被称路常被称为逻辑门电为逻辑门电路路基本的逻辑运算有与、或、非运算，由这三种基本运算可复合出四基本的逻辑运算有与、或、非运算，由这三种基本运算可复合出四种常用复合逻辑运算，即与非、或非、异或
34、与同或种常用复合逻辑运算，即与非、或非、异或与同或东南大学信息科学与工程学院东南大学信息科学与工程学院3.3 3.3 晶体管晶体管-晶体管逻辑电路晶体管逻辑电路 晶体管晶体管-晶体管逻辑门电路，也就是常说的晶体管逻辑门电路，也就是常说的TTLTTL门电路，是由双极性晶体管组门电路，是由双极性晶体管组成的门电路。成的门电路。TTLTTL门电路包括与、或、非等多种主要逻辑门电路及其逻辑组合门电路包括与、或、非等多种主要逻辑门电路及其逻辑组合。3.3.1 3.3.1 简单的门电路简单的门电路（1 1）二极管与门）二极管与门设：设：V VCCCC=5V=5V，U UIHIH=3v,U=3v,UILIL
35、=0v=0v二极管正向压降二极管正向压降0.7V0.7VD1 D2D1 D2Y YA A B B0 0 0 0 0 3v0 3v3v 03v 03v 3v3v 3v导通 导通导通导通导通 导通截止截止0.7V0.7V0.7V0.7V0.7V0.7V3.7v3.7vA BA B0 O0 O0 10 11 01 01 11 1Y Y0 00 00 01 1东南大学信息科学与工程学院东南大学信息科学与工程学院（2 2）二极管或门）二极管或门0 00 00 3v0 3v3v 03v 03v 3v3v 3v导通 导通截止截止导通导通导通 导通D1 D2D1 D2Y Y2.3v2.3v2.3v2.3v2.
36、3v2.3v-0.7v-0.7vA BA B0 00 00 10 11 01 01 11 1Y Y0 01 11 11 1A BA B东南大学信息科学与工程学院东南大学信息科学与工程学院（3 3）BJTBJT反相器（非门）反相器（非门）电电路中的路中的负电负电源源Vee与与电电阻阻R2的作用在于：当的作用在于：当输输入入为为低低电电平平时时将三极管基极降至将三极管基极降至负电负电位，保位，保证证三极管三极管截止；截止；VCL与二极管与二极管DCL对输对输出出进进行箝位，提高非行箝位，提高非门门开关速度。我开关速度。我们们假假设输设输入入电压电压数数值为值为0V和和3V，则则当当输输入入为为0V时时，三极管，三极管T截止，截止，DCL导导通，通，输输出出电电平被平被箝位在箝位在3.7V（假（假设设二极管二极管DCL导导通通电压电压是是0.7V）；）；当当输输入入为为3V时时，三极管，三极管T导导通，通，DCL截止，截止，输输出出电电平平约为约为0V（忽略（忽略T管集射极管集射极间间的的饱饱和和压压降）。降）。3.73.7A A0 01 1Y Y1 10 0A A0 03v3vT T截止饱和Y Y0 0