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數位電路/電晶體基礎

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什麼是電晶體?

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電晶體是一種電子控制裝置,其中一個電訊號輸入可以控制另一個電訊號。該名稱本身源於這樣一個事實,即這種控制作用被視為流入一個電阻器(基極-發射極)的輸入電流導致另一個電阻器(集電極-發射極)中流過更大的電流。該器件的早期名稱是傳輸電阻器,因此得名電晶體。

有許多不同型別的電晶體適用於各種應用。現代數位電子產品中使用的電晶體通常是成對的MOSFET,但有時也會使用雙極電晶體。

電晶體功能

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在數位電路中,電晶體始終用作開關。

就像常見的燈開關一樣,理想的數字電晶體在任何一個時刻,要麼是“關閉”狀態,沒有電流流過,要麼是“開啟”狀態,在其兩端幾乎沒有電壓。兩種狀態之間偶爾會發生過渡,但在本書中,我們忽略了過渡期間發生的事情的細節。

電晶體電路

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電晶體可以組合在一起形成比簡單二極體更靈活的配置。使用兩個二極體和一個電阻,你可以構建一個與門和一個或門。如果我們將電晶體加入到組合中,我們可以構建三個基本門,即與門、或門和非門。非門允許我們進一步擴充套件到與非門和或非門。主要是建立電阻功能的一小部分。

傳播延遲

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在當今所有的電晶體中,在控制訊號被施加和輸出受到影響之間存在一定的延遲。這種延遲稱為傳播延遲。這些延遲可以分成兩個部分。

• tPLH 這是由低電平到高電平過渡引起的延遲時間。
• tPHL 這是由高電平到低電平過渡引起的延遲時間。

請記住:這兩個值可能不相等,通常在器件的資料表中定義。

傳播延遲會受到電路中電容的影響。傳播延遲也是器件有效速度的粗略指標。例如,傳播延遲為 5 納秒的門響應速度比傳播延遲為 120 納秒的門快得多。

傳播延遲是在 50% 標記處測量的,它測量輸入和輸出訊號變化之間經過的時間。

進一步閱讀

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有關電晶體的真實構成,請參見半導體

在數位電路中,我們主要關注處於截止狀態或飽和狀態的電晶體。有關電晶體在被迫進入“中間”狀態(介於完全關閉和完全開啟之間)時的行為的詳細資訊,請參見類比電子學


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