1、模拟电子电路基础答案第四章答案简述耗尽型和增强型HOS场效应管结构的区别：对于适当的电压偏置(EsOV,仏%), 画出P沟道增强型HOS场效应管，简要说明沟道、电流方向和产生的耗尽区，并简述工作原理。解：耗尽熨场效应管在制造过程中预先在衬底的顶部形成了一个沟道，连通了源区和漏区， 也就是说，耗尽型场效应管不用外加电压产生沟道。而增强型场效应管需要外加电压 入产生 沟道。氧化层甘底WB)(a)随着役逐渐增人，栅极下面的衬底农闻会积聚越来越多的空穴，当空穴数量达到定时, 栅极下闻的衬底农闻空穴浓度会超过电犷浓度,从而形成了 个新的P型区”，它连接源区和 漏区。如果此时在源极和漏极之间加上个负电压b
2、s，那么空穴就会沿着新的P型区定向地从 源区向漏区移动，从而形成电流，把该电流称为漏极电流，记为当咲定，而l，SD持续增 人时，则相应的1&；减小，近漏极端的沟道深度进-步减小，直至沟道预夹断，进入 饱和区。电流咕不再随的变化而变化，而是个恒定值。考虑个N沟道MOSFET,其监二50 u A/V K = IV,以及疗Z = 10。求下列情况 下的漏极电流：(1)Ks = 5V 且仏二 IV：(2)= 2V 且仏二：(3)Vis = J L =:(4)Ks = = 5Vo(1)根据条件vGSV；, vDS(yGS-Vl),该场效应管工作在饱和区。(3)根据条件该场效应管工作在截止区，咕=0(4)
3、根据条件匕2，%(沧一)，该场效应管工作在饱和区 B =4；学(心 -)SmA由实验测得两种场效应管具有如图题所示的输出特性曲线，试判断它们的类型，并确宦夹 断电压或开启电压值。图（a） P沟道耗尽型 图（b） P沟道增强型个NMOS晶体管有K = IV。当沧二2V时，求得电阻氏为lk 。为了使ids = 500 , 则吃为多少当晶体管的护为原护的二分之-时，求其相应的电阻值。解：由题目可知，该晶体管工作在变阻区，则有当Gs=im时，代入上式可得总岁=1机4/当晶体管的为原的二分之时，当沧二2V时，张=2*0 当晶体管的为原伊的二分之时，当沧二3V时，仏=g（1）画出P沟道结型场效应管的基本结
4、构。（2）漏极和源极之间加上适当的偏置，画出匕=0V时的耗尽区，并简述工作原理。 解：（1）D用欧姆农的两测试棒分别连接JFET的漏极和源极，测得阻值为&然后将红棒（接负电压）同时与柵极相连，发现欧姆农上阻值仍近似为氏，再将黑棒（接正电压）同时与柵极相连, 得欧姆农上阻值为足，且足 氏，试确定该场效应管为N沟道还是P沟道。解:vGS0时，高阻抗，即临0时导通，所以该管为P沟道JFET。在图题所示电路中，晶体管门和 皿有K = IV,工艺互导参数=100uA/V假定 =0,求下列情况下、和的值：（1） （妙0 = （*7）2 = 20：（2） （妙6 = （7L）z = 20o+5V竹 卩2 _
5、VT( VT： | O KHHiA图题（1） 解：因为（砂小=WL）z = 20；电路左右完全对称，贝iJIDl=/D2=5O/ 则有 =匕=5V-7nix20m = 4VVgd=-4VVi ,可得该电路两管工作在饱和区。则有：/=$件（-乍叫=】.22.匕=匕=-1.22V（2） 解：因为（/）：=（疗）,二20,.* = 15，同时/刖+/小=100“人 可求得：/D1 = 60/M, ID2 = 40/A则有 =5V-/D1x20m = 3.8V, =5V-/D2x20m = 4.2V匕刖=-38V 匕，/ VGD2 = -4.2V %= 2.6V叫=匕一 =24VR = A = 3.7
6、5SIDQ21(2)弘三严= 8心忽略厄尔利效应*ov4 = J = -gm (Rd /Rl) = -4.8vK =丄=&； + (loom| 2OORG)彩 1OMChR a R = 10kQ(3)人=土 = 一几(“/严)=vl 1+gK = 2 = &；+(ioogi2oogMOMcriRq 2 Rd = 10kQ共源放人电路如图题所示，己知MOSFET的P312L = V %=2V,心=80kQ，各电 容对信号可视为短路，试求：(1)静态屁&和(2)儿、氏和屁解：(1)叫=0, =-匕=30-朋 =30-2/ 考虑到放人器应用中，场效应管应工作在饱和区，则有:解得/Dl =18.25n
7、iA, /D2 = 10.75nV ,当 ZDI = 18.25mA 时场效应管截止。因此，ID = /D2 = 10.75nVk , %=30-2H075 = 85V , 岭=30-2x10.75 = 8.5V ,%=85（一85） = 17U2/弘三許二vov=辱=3琢，忽略厄尔利效应可_ 1 + &討= 0.87v尽=土 =他=1MGR R = 2kQ.对于图题所示的固定偏置电路:(1)用数学方法确定A和(2)求、比的值。图题解：=-3V假设该JFET匸作在饱和区，则有/d = /dss|1-器| *=1.1S(2)匕=0V , Vp=16-2.2x/? = 13.58V , 匕=-3V
8、对于图题所示的分压偏置电路，=9V,求：(1)厶；(2)%和(3)%和心(4)则匕s =匕 一 = 26 I 1 匚=,贝IJ=1.1/D=3.64V % =匕一匕=（202.2/d）-3.64 = 9.07V如图题所示，求该放人器电路的小信号电压增益、输入电阻和最人允许输入信号。该晶体 管有K = , kg# K = 50A。假定耦合电容足够大使得在所关注的信号频率上相当于短 路。图题解：等效电路如图所示=乙=% = 15-10/=#厝（_叮 * =1 06曲或172机4（舍去） 则 Vgs=Vd=4V2/g刖尹= 0.725林vovW Rg = 10MQ ,其上的交流电流可以忽略，则入=才
9、=一舫（M心/程）=一33为了计算输入电阻，先考虑输入电流（此处也可用密勒定理）,R =2 = = 233MG i 4.3最人允许输入信号需根据场效应管工作在饱和区条件来确定，即 VDS VGS % 9 即 Wnw = VGS（ma.v）%_人=鸟+忙匕=岭=0刖考虑图题所示的FET放人器，其中，K = 2V, （#；a）=lmA/V% Ks = 4V, = 10V以及心。（1） 求直流分量厶和：（2） 计算偏置点处的和值：（3） 计算电压增益值乩：（4） 如果该MOSFET有 二S求偏置点处的（以及计算源电压增益凡，图题解：（1） =#；（%-） =2mA则“ 一皿=2W(1)(2)(3)(
10、4)o vo（3） 代=# = _gm心=一72（4） / =- = 50mX/DR如=7T汰；人=一几（心叮2图题所示为分压式偏置电路，该晶体管有K = IV, k； （/!/） =2mA/V如果K = 100V,求佥和皿假设对于信号频率所有的电容相当于短路，湎出该放人器完整的小信号等效电路: 求丘、兄、以及vjr51go+ I5V5Mtl图题解：（1）假设该电路工作在饱和区，则有匕是= +5V, %= 5-则=冬一叫=5-3心=2卩= 2ms=Ik = loomR 呵 h J =0 p- 0 0% 尺=A = Rm / /心2 =心=3.33MGI-VR。 =：/心=100G/75kG =
11、 7Mzt =oR=8人=严=gm （ro/RD/?L） = -8.2i gsGv= = A=_ 忌旣 gm 也 / /心 / /他）=2.03设计图题所示P沟道EM0SFET电路中的&、屁要求器件工作在饱和区，且厶二，仏二-， 匕=2V。已知 nglQD 二 V% K = TV,设 =0。解:/d = #：（%-K）2=%=-2U人叫 =4UV V + V 心=半=竺、=5gRs四一* = 2kC* D在图题电路中，NM0S晶体管有丨曲=,乙=50A, V （砒QW并且工作在V. = 2VO电压增益/比为多少假设电流源内阻为50k ,求尽、心。+Hn图题右 宁+ 由电路结构可知，该场效应管工
12、作在饱和模式Vg=Vd=2V, Id=I=500/zA=八=0.9 l/A / V, /;=冬=1 OOkQ w % 2-0.9 IDW Rg = 10MQ ,其上的交流电流可以忽略，则人弋=一弘（乙坨）=一&27& = = /50kG/&. = 33RG为了计算输入电阻，先考虑输入电流（此处也可用密勒定理）,=r7=1O8A/n对于图题所示的共栅极电路，Sni=2mA/V：（1） 确定4和a：（2） 丘变为，计算从和凡“并说明尼的变化对电压增益有何影响；（3） 凡:变为 （尺为）,计算九和人，说明凡?的变化对电压增益有何影响。18V口3畑I 5.6 II1= II1LJ2J4.7k图题.解:
13、（1）等效电路如下图所示Sg o +入=+ = ffg = g m （心应戶V*（2）凡变为时,人=彳=-站”心皿）=弘（心尽）=十5S蹈 3.88 = 0.397念“若尼减小,则嵐和血均减小，反之亦然。（3）（足为）时，人=菩=f 里丫 =几（心心）=3-88 岭 vgs = /q_A=”、V 三3.88 = 1.6R、+ 0.35 + 0.5若盛变减小，则儿不变,人增加。反之亦然。计算图题所示的级联放人器的直流偏置、输入电阻、输出电阻及输出电压。如果输出端负 载为10k ,计算其负载电压。己知结型场效应管/如=I0iAV；=-4 输入信号电压有效值 为 10mVo解：（1）两级放大器具有相
14、同的fl流偏置。v V； = 0 /. = Vs = /dRs = -0.68/D考虑到放大器应用中，场效应管应工作在饱和区，则有： 皿 4器卜 2ST（舍却代入上式可得：0.289/5-4.4/D+ 10 = 0解得2.8mA, V=-0.68x2.8 = -1.9V,弘三許=|4 = 26$,vov 厶1由于第二级没有负载，则A-2 =-兄=Y24对于第级放人器，2.4EG/33MGp24M1,可得到相同的增益则级联放大器的增益为人=久比=38.4输出电压为匕=人耳=38.4x10 = 384卍& = = &； =33MG尺严心=24RC负载10k两端的输出电压为图题所示电路中的MOSFE
15、T有K二IV, k； （7L）= V K = 40V, =I0MG, Rs =35RG, Rd = 35kQ o（1） 求静态工作点J、（2） 求偏置点的矗和戻值：（3）如果节点Z接地，节点X接到内阻为500k的信号源，节点Y接到40k的负载电阻, 求从信号源到负戦的电压增益、恥（4）如果节点Y接地，求Z开路时从X到Z的电压增益。该源极跟随器的输出电阻为多少解:（1）该电路工作在饱和区.则有匕=OV, %=冬一=_匕=5-35山= #罟 - V.）2 n 心=0.1屈，则 5 - 35 1.5V2/土 = 0.4心 %，V.尺十= /?G TOMG半=-也心坨）.13为共漏放（5）大器,等效电路如下
