二极管逻辑电路(Diode logic circuit)是用晶体二极管作为操作开关的逻辑电路。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，但二极管逻辑电路中只有逻辑与门，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

计算机科学与技术类    别

逻辑电路

优    势

电路简单

缺    点

不能实现“非”逻辑

二极管逻辑电路基本概念

编辑

语音

二极管逻辑电路(Diode logic circuit)是用晶体二极管作为操作开关的逻辑电路。二极管逻辑的优点是电路简单。但是并不是所有的逻辑功能都可以用二极管逻辑来实现的，二极管逻辑电路中只有逻辑与门，或门，不能实现非门。在几个二极管逻辑电路级联的时候会出现电压降的问题，所以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：二极管逻辑一般是用于构建二极管—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

编辑

语音

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了二极管的单向导电性，二极管之所以具有单向导电性，是因为制作二极管的半导体中P-N结的作用，下面首先对P-N结做一些介绍。

P-N结是在一块半导体中，掺入施主(如硅元素)杂质，使其中一部分成为N型半导体。其余部分掺入受主杂质(如硼元素)而成为P型半导体，当P型半导体和N型半导体这两个区域共处一体时，这两个区域之间的交界层就是P-N结。P-N结很薄，结中电子和空穴都很少，但在靠近N型一边有带正电荷的离子，靠近P型一边有带负电荷的离子。这是因为，在P型区中空穴的浓度大，在N型区中电子的浓度大，所以把它们结合在一起时，在它们交界的地方便要发生电子和空穴的扩散运动.由于P区有大量可以移动的空穴，N区几乎没有空穴，空穴就要由P区向N区扩散。同样N区有大量的自由电子，P区几乎没有电子，所以电子就要由N区向P区扩散.随着扩散的进行，P区空穴减少，出现了一层带负电的粒子区；N区电子减少，出现了一层带正电的粒子区。结果在P-N结的边界附近形成了一个空间电荷区，P型区一边带负电荷的离子，N型区一边带正电荷的离子，因而在结中形成了很强的局部电场，方向由N区指向P区。当结上加正向电压(即P区加电源正极，N区加电源负极如图1)时，这时电场减弱，N区中的电子和P区中的空穴都容易通过，因而电流较大;当外加电压相反(图2)时，则这时电场增强，只有原N区中的少数空穴和P区中的少数电子能够通过，因而电流很小。这就是P-N结的单向导电性[1]

。

图1

图2

二极管逻辑电路二极管的单向导电性

二极管多用半导体材料制成，由于其中P-N结单向导电性的作用，故二极管具有单向导电性。

(1)正向特性

在电子电路中，将二极管的正极接在高电位端，负极接在低电位端，二极管就会导通，这种连接方式，称为正向偏置。导通后二极管两端的电压基本上保持不变(锗管约为 0.3V，硅管约为 0.7V)，称为二极管的“正向压降”。二极管正向导通电压很低与高电压相比可以近似认为为零。如图6。

(2)反向特性

在电子电路中，二极管的正极接在低电位端，负极接在高电位端，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，这种连接方式，称为反向偏置。

二极管逻辑电路二极管逻辑电路

编辑

语音

二极管逻辑电路二极管与门电路

如图，若输入端中有任意一个例如为0V，为+6 V，在这种情况下，D1导通，使Y点电压钳制在0V。此时D2受反向电压作用而截止，所以。由此可见，与门几个输入端中，只有加低电压输入的二极管才导通，并把Y钳制在低电压(接近0V)，而加高电压输入的二极管都截止。

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

二极管逻辑电路二极管或门电路

或门电路为：

输入与输出电压之间的关系表为：

从而得出或门逻辑真值表为：

二极管逻辑电路三种逻辑电路的比较

编辑

语音

随着现代科技的发展，人们的生活已经离不开数字电路。逻辑门电路是数字电路中最基本的逻辑元件。所谓门就是一种开关，它能按照一定的条件去控制信号的通过或不通过。门电路的输入和输出之间存在一定的逻辑关系(因果关系)，所以门电路又称为逻辑门电路。基本逻辑关系为“与”、“或”、“非”三种。常用的有CMOS逻辑，TTL逻辑和二极管逻辑，下面是三种逻辑的比较：

(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逻辑电路缺点是电路形式比二极管逻辑电路要复杂，工作电压范围较窄，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，优点是速度较高，驱动能力也较强，综合起来扇出系数中等。

(3)CMOS逻辑电路缺点是电路形式比二极管逻辑电路要复杂，工作电压范围宽于TTL逻辑电路但明显小于二极管逻辑电路，优点是速度较高，驱动能力也较强，而且输入阻抗极高，综合起来扇出系数最大。CMOS比TTL的噪声容限更大，抗干扰能力，驱动负载能力更强。正由于这些优点，CMOS的使用占据了主导地位。

词条图册

更多图册

参考资料

1.

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