场效应晶体管及其电路分析课后答案汇编.docx
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场效应晶体管及其电路分析课后答案汇编
场效应晶体管及其电路分析
题1.3.1绝缘栅场效应管漏极特性曲线如图题1.3.1(a)~(d)所示。
(1)说明图(a)~(d)曲线对应何种类型的场效应管。
(2)根据图中曲线粗略地估计:
开启电压VT、夹断电压VP和饱和漏极电流IDSS或IDO的数值。
图题1.3.1
解:
图(a):
增强型N沟道MOS管,VGS(th)≈3V,IDO≈3mA;
图(b):
增强型P沟道MOS管,VGS(th)≈-2V,IDO≈2mA;
图(c):
耗尽型型P沟道MOS管,VGS(off)≈2V,IDSS≈2mA;
图(d):
耗尽型型N沟道MOS管,VGS(off)≈-3V,IDSS≈3mA。
题1.3.2场效应管漏极特性曲线同图题1.3.1(a)~(d)所示。
分别画出各种管子对应的转移特性曲线iD=f(vGS)。
解:
在漏极特性上某一VDS下作一直线,该直线与每条输出特性的交点决定了VGS和ID的大小,逐点作出,连接成曲线,就是管子的转移特性了,分别如图1.3.2所示。
图1.3.2
题1.3.3图题1.3.3所示为场效应管的转移特性曲线。
试问:
图题1.3.3
(1)IDSS、VP值为多大?
(2)根据给定曲线,估算当iD=1.5mA和iD=3.9mA时,gm约为多少?
(3)根据gm的定义:
,计算vGS=-1V和vGS=-3V时相对应的gm值。
解:
(1)IDSS=5.5mA,VGS(off)=-5V;
(2)ID=1.5mA时,gm≈0.88ms,ID=3.9mA时,gm≈1.76ms;
(3)vGS=-1V时,gm≈0.88ms,vGS=-3V时,gm≈1.76ms。
题1.3.4由晶体管特性图示仪测得场效应管T1和T2各具有图题1.3.4的(a)和(b)所示的输出特性曲线,试判断它们的类型,并粗略地估计VP或VT值,以及vDS=5V时的IDSS或IDO值。
图题1.3.4
解:
图(a):
耗尽型PMOS管,VGS(off)=3V;当VDS=5V时,IDSS=2mA;
图(b):
增强型PMOS管,VGS(th)=-4V;当VDS=5V时,IDO≈1.8mA。
题1.3.5某MOS场效应的漏极特性如图题1.3.5所示。
试画出vDS=9V时的转移特性曲线,并定性分析跨导gm与ID的关系。
图题1.3.5
解:
在VDS=9V处作一垂直线,与各VGS下的输出特性曲线相交,各交点决定了VGS和ID,从而逐点描绘转移特性曲线,如图1.3.5所示。
从转移特性曲线的某一点作切线,可得gm的大小。
图1.3.5
题1.3.6由MOS管组成的共源电路如图题1.3.6所示,其漏极特性曲线同图题1.3.5。
(1)试分析当vI=2V、4V、8V、10V、12V时,该MOS管分别处于什么工作区。
(2)若vI=8+6sinωt(V),试画出iD和vO(vDS)的波形。
图题1.3.6
解:
(1)vI=2V、4V时,MOS管工作在截止区;
vI=6V、8V时,MOS管工作在恒流区(放大区);
vI=10V、12V时,MOS管工作在可变电阻区。
(2)iD和vO(vDS)的波形如图1.3.6所示。
图1.3.6
题1.3.7由N沟道增强型MOSFET构成的共源电路如图题1.3.7(a)所示,MOS管漏极特性曲线如图(b)所示,试求解该电路的静态工作点Q(注意图中VGS=VDS)。
图题1.3.7
解:
解题思路为:
由VGS=VDS作出场效应管的I-V特性,将VDS=VDD-IDRd=15-1.5Id负载线方程作在I-V特性上并交于一点,就可决定ID,VDS,VGS参数。
由图1.3.7可得:
IDQ≈5.8mA,VDSQ≈6.3V,VGSQ≈6.3V。
图1.3.7
题1.3.8在图题1.3.8所示的电路中,设N沟道JFET的IDSS=2mA,VP=-4V。
试求ID和VDS。
图题1.3.8
解:
由
求得:
题1.3.9总结各种类型FET的偏置条件:
(1)说明场效应管处于可变电阻区,恒流区(放大区)和截止区的主要特征(指vDS、vGS和iD)。
(2)为保证工作于放大区,vDS和vGS的极性应如何设置?
[在题表1.3.9(a)和题表1.3.9(b)中打“√”]。
解:
(1)可变电阻区:
场效应管的沟道尚未预夹断,VDS<VGS-VGS(th),ID随VDS增加而较快增加。
恒流区:
场效应管的导电沟道被预夹断,VDS>VGS-VGS(th),VGS>VGS(th),ID基本不随VDS增加而增大。
截止区:
场效应管的沟道被完全夹断,VGS<VGS(th),ID=0,VDS=VDD。
(注:
指增强型NMOS管,其它类型只要注意电源极性,同样可以给出)
VGS与VDS极性异同
耗尽型
结型
相反
MOS
可同可反
增强型
MOS
相同
(2)题表1.3.9(a)题表1.3.9(b)
VDS极性
N沟道
+
P沟道
-
题1.3.10图题1.3.10(a)所示为N沟道场效应管在可变电阻区的输出特性。
当要求将其作为压控电阻时,可接成图(b)所示的电路形式。
若要求该电路得到1/3的分压比(VO/VI=1/3),应选择多大的VGG?
图题1.3.10
解:
因
,所以VO=VDS=0.5V,
ID=(1.5V-0.5V)/6K≈0.167mA,由VDS、ID可从特性曲线上求得VGG≈1.0V。
题1.3.11图题1.3.11所示电路中,已知FET的IDSS=2mA,VP=-2V。
(1)求ID=2mA时RS的取值范围;
(2)求RS=20kΩ时的ID值。
图题1.3.11
解:
(1)当考虑VDS=1V时,Rs=0~9.5kΩ
(2)ID≈1mA
题1.3.12在图题1.3.12(a)所示的放大电路中,设输入信号vS的波形和幅值如图中所示,JET的特性如图题1.3.12(b)所示,试用图解法分析:
(1)静态工作点:
VGSQ、IDQ、VDSQ;
(2)在同一个坐标下,画出vS、iD和vDS的波形,并在波形图上标明它们的幅值。
(3)若VGG改为-0.5V,其它条件不变,重画iD、vDS波形;
(4)为使VGG=-0.5V时,iD、vDS波形不失真,重新选择Rd的数值和静态时的VDSQ。
图题1.3.12
解:
(1)图解分析如图1.3.12(a)所示。
由图可得:
VGSQ=-1V、VDSQ=10V、IDQ=8mA。
(2)vs、iD和vDS的波形如图1.3.12(a)所示。
(3)若VGG改为-0.5V,vs、iD和vDS的波形如图1.3.12(b)所示。
显然iD和vDS的波形已经出现失真。
(4)为使VGG=-0.5V时,iD、vDS波形不失真,可减小Rd以改变负载线的斜率,可取VDSQ=10V,如图1.3.12(b)中的Q’所示。
所以
图1-1大学生月生活费分布
图1.3.12(a)
1、现代文化对大学生饰品消费的影响
图1.3.12(b)
(2)缺乏经营经验
功能性手工艺品。
不同的玉石具有不同的功效,比如石榴石可以促进血液循环,改善风湿和关节炎;白水晶则可以增强记忆力;茶晶能够帮助镇定情绪,缓解失眠、头昏等症状。
顾客可以根据自己的需要和喜好自行搭配,每一件都独一无二、与众不同。
题1.3.13由P沟道结型场效应管组成的电路和它的漏极特性曲线示于图题1.3.13(a)、(b)中。
在VI=-10V,R=10kΩ,Rd=5kΩ,VGG分别为0V,1V,2V,3V时,求电路输出VO值各为多大?
图题1.3.13
解:
当VI=10V,R=10kΩ,Rd=5kΩ时,场效应管工作在可变电阻区上。
当VGS=0V、1V、2V、3V时,RDS分别为0.83kΩ、1kΩ、1.25kΩ、1.67kΩ。
而输出电压为
(1)位置的优越性
送人□有实用价值□装饰□所以当VGS=0V、1V、2V、3V时,相应的输出电压分别为3.68V、3.75V、3.84V、4.0V。
手工艺制品是我国一种传统文化的象征,它品种多样,方式新颖,制作简单,深受广大学生朋友的喜欢。
当今大学生的消费行为表现在追求新颖,追求时尚。
追求个性,表现自我的消费趋向:
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题1.3.14试用三只电容量足够大的电容器C1、C2、C3,将图题1.3.14所示放大电路分别组成CS、CD和CG组态,并在图中标明各偏置电源和电解电容上的极性,以及信号的输入、输出端子。
(在电源前加正、负号,在电解电容正极性端加正号。
)
大学生购买力有限,即决定了要求商品能价廉物美,但更注重的还是在购买过程中对精神文化爱好的追求,满足心理需求。
图题1.3.14
解:
CS、CD、CG放大电路分别如图1.3.14所示。
可是创业不是一朝一夕的事,在创业过程中会遇到很多令人难以想象的疑难杂症,对我们这些80年代出生的温室小花朵来说,更是难上加难。
图1.3.14
标题:
大学生“负债消费“成潮流2004年3月18日题1.3.15设图题1.3.15所示电路中FET的IDSS=2mA,VP=-4V,试计算标明在各电路中的电压或电流的大小。
图题1.3.15
解:
图(a):
ID≈1mA;
图(b):
VD≈11.16V。
题1.3.16在图题1.3.16所示的FET基本放大电路中,设耗尽型FET的IDSS=2mA,VP=-4V;增强型FET的VT=2V,IDO=2mA。
(1)计算各电路的静态工作点;
(2)画出交流通路并说明各放大电路的组态。
图题1.3.16
解:
(1)图(a):
IDQ≈0.5mA,VGSQ=-2V,VDSQ≈3.8V;
图(b):
IDQ≈0.76mA,VGSQ≈-1.5V,VDSQ≈8.5V;
图(c):
IDQ≈0.25mA,VGSQ=2.8V,VDSQ≈13V。
(2)交流通路如图1.3.16所示。
图(a)为共源极放大电路(CS);
图(b)为共漏极放大电路(CD);
图(c)为共源极放大电路(CS)。
图1.3.16
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