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二极管逻辑电路

二极管逻辑电路(Diode logic circuit)它是一种以晶体二极管为操作开关的逻辑电路。二极管逻辑电路的优点是电路形式简单,工作电压范围不受限制,但二极管逻辑电路只有逻辑和门,或门,不能实现非门。

中文名

二极管逻辑电路

外文名

diode logical circuit

学科

计算机科学与技术别

逻辑电路

优势

电路简单

缺点

非逻辑无法实现

二极管逻辑电路基本概念

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二极管逻辑电路(Diode logic circuit)以晶体二极管为操作开关的逻辑电路。二极管逻辑的优点是电路简单。但并非所有的逻辑功能都能用二极管逻辑来实现,二极管逻辑电路中只有逻辑和门,或门,不能实现非门。当几个二极管逻辑电路级联时,会出现电压降问题,因此二极管逻辑电路只能单独使用,不能级联。二极管逻辑的使用:二极管逻辑一般用于构建二极管-晶体管逻辑(DTL)门电路中。

二极管逻辑电路二极管的工作原理

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二极管逻辑电路P-N结的单向导电性

利用二极管实现逻辑电路主要是利用二极管的单向导电性。二极管具有单向导电性的原因是在制造二极管的半导体中P-N以下是结的作用P-N做一些介绍。

P-N结果,施主(如硅元素)杂质混合在一个半导体中,使其中一部分成为N型半导体。其余部分与主要杂质(如硼)混合,成为P型半导体。当P型半导体和N型半导体共存时,两个区域之间的交界处是P-N结。P-N结很薄,结中的电子和空穴很少,但N型附近有正电荷离子,P型附近有负电荷离子。这是因为P型区中空穴浓度大,N型区电子浓度大。因此,当它们结合在一起时,电子和空穴的扩散运动很容易发生在它们的交界处.由于P区有大量可移动的空穴,N几乎没有空穴,空穴会从P区扩散到N区。N区还有大量的自由电子,P几乎没有电子,所以电子将从N区扩散到P区.随着扩散的进行,P区空穴减少,出现一层带负电的粒子区;N区域电子减少,出现带正电的粒子区。结果在P-N空间电荷区形成在结的边界附近,P带负电荷的离子在型区一侧,N带正电荷的离子在型区一侧形成强大的局部电场,方向由N区指向P区。加正电压(即P区加正电源,N当电场减弱时,区加电源负极如图1所示,N该区域的电子和P区域的孔容易通过,因此电流较大;当外部电压相反(图2)时,电场增强,只能通过原N区域的少数孔和P区域的少数电子,因此电流非常小。这就是P-N结的单向导电性[1]

图1

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图2

二极管逻辑电路二极管的单向导电性

由于二极管是由半导体材料制成的P-N二极管具有单向导电性。

(1)正特性

在电子电路中,将二极管的正极连接到高电位端,负极连接到低电位端,二极管将被引导,称为正偏置。二极管两端的电压基本保持不变(锗管约为 0.3V,硅管约为 0.7V),称为二极管的正压降。与高压相比,二极管的正导电压非常低,可以近似地认为为为零。如图6所示。

(2)反向特性

在电子电路中,二极管的正极连接到低电位端,负极连接到高电位端。此时,二极管中几乎没有电流流过。此时,二极管处于截止状态,称为反向偏置。

二极管逻辑电路二极管逻辑电路

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二极管逻辑电路二极管和门电路

如图所示,如果输入端有任何例子V,为 6 V,在这种情况下,D1导通将Y点电压钳制在0V。此时D2因反向电压而停止,因此。由此可见,在门的几个输入端中,只有低压输入的二极管被引导,Y被夹在低压(接近0V),加高电压输入的二极管已经结束。

若输入端A,B都处于高压 6V,这时,D1和D2都截止了,所以输出端Y点电压和 相等,即= 6V。

二极管逻辑电路二极管或门电路

或门电路为:

输入输出电压之间的关系表为:

从而得出或门逻辑真值表:

二极管逻辑电路三种逻辑电路的比较

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随着现代科技的发展,人们的生活离不开数字电路。逻辑门电路是数字电路中最基本的逻辑元件。所谓的门是一种开关,它可以定的条件控制信号的通过或不通过。门电路的输入输出有一定的逻辑关系(因果关系),所以门电路也叫逻辑门电路。和、或、非三种基本逻辑关系。常用的有CMOS逻辑,TTL逻辑与二极管逻辑的比较如下:

(1)二极管逻辑电路优点是电路形式简单,工作电压范围不受限制,用开关管或超快恢复二极管、肖特基二极管可以达到较高的速度,但驱动能力相对较弱,功耗相对较大,输入阻抗相对较低,综合起来造成扇出系数很低。并且由于不能实现逻辑非门,不能级联,二极管逻辑的使用是很受限制的。

(2)TTL逻辑电路的缺点是电路形式比二极管逻辑电路复杂,工作电压范围窄,输入阻抗高于二极管逻辑电路,但不如CMOS逻辑电路功耗略大,优点是速度高,驱动能力强,风扇系数中等。

(3)CMOS逻辑电路的缺点是电路比二极管逻辑电路更复杂,工作电压范围比二极管更宽TTL逻辑电路明显小于二极管逻辑电路,具有速度高、驱动能力强、输入阻抗高、风扇系数最大等优点。CMOS比TTL噪声容量大,抗干扰能力强,驱动负载能力强。由于这些优点,CMOS使用占主导地位。

词条图册

更多图册

参考资料

1.

吴海. 二极管和逻辑电路[J]. 中学物理:高中版, 2014, 32(11):49-49.

标签: 二极管两端只要加正偏电压给二极管外加正偏电压二极管才能处于导通状态二极管30v二极管p1201n8011二极管

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