为啥非要用半导体实现与或非门电路呢？

为啥非要用半导体实现与或非门电路呢？

答：因为目前地球人类所掌握的制造集成电路的材料，唯独只有半导体硅材料和锗材料或一些其他材料。所谓的半导体就是介于导体和绝缘体中间的一种特殊材料，这些材料可以人工以晶体的形式展现，也被称为晶体管。

?本征半导体在不添加施主杂质的时候，它仍然还是半导体，当施加主杂质后，它的导电能力均将随着发生显著的改变。利用半导体的这种特性,可以制 成各种光敏元件(如光敏电阻、光敏二极管、光敏三极管)和热敏元件(如热敏电阻, )。

在纯净的半导体(又叫本征半导体)中适当地掺入极微量的外来杂质,则半, 导体的导电能力就会有上百万倍的增加,这是半导体最突出最显著的性质。人们利用, 半导体的这种特性,可以制造出各种不同性质、不同用途的晶体管与现在的大规模集, 成电路等等。

在纯净半导体中掺入不同的杂质后,就会显示出不同性质。一般加到半导体里的杂质分为二种类型,一种施主杂质,把它加进半导体后,在半导体中会产生许多可以自由运动的带负电子(整个半导体还是中性的,其正电部分不能运动)。

?在讲课时，为了给大家一个直观的理解，一般都以门电路的结构来讲，便于大家知道的的工作原理，

事实上门电路都是用以实现基本逻辑运算和复合逻辑运算的单元电路称为门电路。它属于数字电路的一种，常用的门电路在逻辑功能上有与门、或门、非门、与非门、或非门、与或非门、异或门等几种。

几十年前,半导体技木相对落后,人们为了组成逻辑电路,都是利用二极管(D)与三极管(T)来组成DTL逻辑电路。随着半导体集成电路技术的不断提升,人们把与门的输入端的二极管取消了,直接利用多发射极半导体三极管来代替二极管(D),于是就产生了TTL(三极管T与三极管T)与非门电路。与非门电路是由与门电路和非门电路结合组成的。与门电路的特性是，只有当所有的输入都为高电平时，才有信号输出的的电路叫与门电路。

所谓“非”门电路,实际上是一个共发射极开关放大器(俗称;反相器)。与非门电路，它由三部分组成。(详细见下图3)

早期的门电路也是通过并联、串联实现的，但它非常复杂，最早这些门电路用于线切割机器上，控制面板上的上下波动开关太多，搞不好就将编程出错。而聪明人类随着制造半导体材料工艺的提升，将复杂的二极管、三极管组合在一起，这样就解决了类似于蜘蛛网式的星罗棋布导线和多种拨码开关省去了。

门电路实际上就是用电讯号来控制的开关。当满足某一些条件时,开关就合上;满足另外一些条件时,开关就断开。在工业上, 最常见的电磁继电器就是用电讯号来控制的开关,在某些情况下, 如果要求动作时间极短时,可采用电子器件组成的门电路。门电 路的输入端至少有两个,输出端可以是一个,也可以是多个。

门电路从其执行的逻辑意义来讲,最基本的有“或门”,“与门”和“非”门电路。

一、或门

或门电路也叫逻辑和电路,它是一种只要在几个输入端中有 一个以上的输入脉冲,输出端就可出现脉冲的电路。设A、B、C为输入,P为输出,其表示式为:

P = A + B + C

二极管或门电路如下图 (a)、(b)所示。

二、与门

与门电路也称逻辑乘电路,它是一种在几个输入端同时输入脉冲信号时,方能在输出端输出脉冲的电路。

设A、B、C为输入,P为输出,其表示式为:P = A×B×C

三、与非门电路

与非门电路就是一个反向器，它是利用晶体管在脉冲电路中的工作状态，一个是晶体管的饱和区，一个是晶体管的截止区的开关特性来实现的。见下图所示

反相器的工作过程如下:

当没有输入信号时,由于+E? 电源加在基极上使Ube> 0,保证管子截止,输出电压近似为- E。当输入端加上一个负脉冲时(具有一定幅值),使基极电位变负,即Ube< 0,使晶体管导通且达到饱和程度,输出电压突然上升接近零伏,并且此电压一直保持到输入信号消失。输入信号一消失,输出电压也就突然从零伏下降到- E,此时管子又截止。从图中所示的输入、输出波形可以看出:相位刚好相反,同时,输出幅度又可以比输入幅度大,即有电压 放大作用,而且导通时集电极电流也比基极电流大得多,所以也有电流放大作用。但这种放大作用不同于一般放大器,在开关电路 里输出的脉冲幅度不随输入而变化,它保持一定的数值。

如果把集电极负载Rc用继电器的线圈来代替,便可以控制继电器动作。

幸亏本人现在足不出户被封控，不然哪里有时间给大家回答。

知足常乐2022.5.17日下午于上海

因为半导体的通断可以由电压控制，这才能组成各种功能的电子电路。尽管实现门逻辑的办法较多，但都要与半导体匹配，采用半导体做门逻辑最方便。

这不是半导体问题，这是逻辑问题，没有逻辑半导体有何用？

电路简单，体积小，控制适应要求，用电线要加开关，防止串信号，一个单向二极管就解决。非门实际上是个反相器，输入与输出相位相反，前后隔离。短路电路怎么反相？