什么是晶体管？

晶体管（transistor）是一种固体半导体器件（包括二极管、三极管、场效应管、晶闸管等），它具有检测、整流、放大、开关、稳压和信号调制等多种功能。作为交流断路器，晶体管可以根据输入电压控制输出电流。与普通机械开关（如继电器和开关）不同，晶体管使用电信号来控制其打开和关闭，因此开关速度可以非常快，实验室中的开关速度可以达到GHz以上。晶体管通常是由半导体材料制成的固态电子器件。电流的循环可以通过添加电子来改变。这一过程使电压变化成比例地影响输出电流的许多变化，从而使放大倍数倍增。除大多数电子设备外，并非所有电子设备都包含一种或多种类型的晶体管。有些晶体管单独或通常放置在集成电路中，并且根据应用的状态而变化。

根据晶体管的性能，可形成晶体管的逻辑电路，在数字集成电路中运用广泛。

同类型逻辑电路（RTL，DTL，TTL）的不同特点：

数字集成电路是对数字集成电路执行逻辑运算和转换的逻辑电路。逻辑电路的基本单元是门电路和触发电路。触发电路主要由各种门电路组成，是数字集成电路的基本单元。依照基本单元电路的工作特点不同，分为三种类型：饱和型逻辑（RTL，DTL，TTL）、抗饱和型逻辑（STTL）、非饱和型逻辑（ECL）。本文主要介绍RTL，DTL,TTL三种逻辑电路。

第一种是电阻晶体管耦合逻辑电路（RTL），它是或非门电路。当输入信号为高电平时，输出为低电平，输出为低电平vol=0.2V，采用步进连接时输出为高电平vol=1V，电路具有速度慢、负载能力低、抗干扰能力差的特点。电路如图1所示：

图1电阻-晶体管耦合逻辑电路

第二种是二极管-晶体管耦合逻辑电路（DTL），它是一种与非门电路。只要输入信号为低电平，则输出为高电平。只有当所有输入均为高电平时，输出才为低电平。对于RTL电路，其负载能力和抗干扰能力有所提高，但电路速度仍然很慢。

图2二极管-晶体管逻辑电路

第三种就是我们用到的TTL与非门，如图所示,由于输入级和输出级均由晶体管组成，故称为晶体管-晶体逻辑管，简称TTL电路。其实，TTL门电路也分很多种，比如说非门、与非门、或非门、与或非门以及OC输出的与非门。虽然种类多，但是基本的工作原理都是类似的。所以，接下来就介绍一个经典的TTL与非门电路。

图3典型TTL与非门

又因为在晶体管中参与导电的有两种极性的载流子，故这种电路属于双极性电路。如图所示：

图4多射极晶体管的结构及等效电路

中间级：由三极管T2和电阻R2、R3组成。在电路的开通过程中利用T2的放大作用，为输出管T3提供较大的基极电流，加速了输出管的导通。所以，中间级的作用是提高输出管的开通速度，改善电路的性能。

输出级：由三极管T3、T4、T5和电阻R5组成。如图3所示，图3中　　T5三极管非门电路，图3中T3、T5是TTL与非门电路中的输出级。从图中可以看出，输出级由三极管T5实现逻辑非的运算。但在输出级电路中用三极管T4、T3和R4组成的有源负载替代了三极管非门电路中的R4，目的是使输出级具有较强的负载能力。其中T4可以起到三极管反向击穿的保护作用。

TTL电平原理：

TTL电平信号被利用得最多是因为通常数据表示采用二进制规定,+5V等价于逻辑“1"，0V等价于逻辑“0”，这被称作TTL(Transistor-TransistorLogic晶体管晶体管逻辑电平)信号系统,这是计算机处理器控制的设备内部各部分之间通信的标准技术。

TTL输出高电平2.4V,输出低电平0.4V。在室温下，一般输出高电平是3.5V,输出低电平是0.2V。最小输入高电平和低电平:输入高电平-2.0V,输入低电平=0.8V，噪声容限是0.4V。

其他常见的TTL应用是四管单元TTL与非门，STTL和LSTTL电路，LSTTL等。