模拟电子电路基础答案(胡飞跃)第四章答案.doc

画出简述耗尽型和增强型 MOS 场效应管结构的区别； 对于适当的电压偏置P 沟道增强型 MOS 场效应管， 简要说明沟道、 电流方向和产生的耗尽区，（ VDS>0V，VGS>VT），并简述工作原理解：耗尽型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，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连通了源区和漏区，VGS 产生沟道随着 VSG 逐渐增大，栅极下面的衬底表面会积聚越来越多的空穴，当空穴数量达到一定时，栅极下面的衬底表面空穴浓度会超过电子浓度，从而形成了一个“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一个负电压 VDS ，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i D 当 vSG 一定，而 vSD 持续增大时，则相应的vDG 减小，近漏极端的沟道深度进一步减小，直至vDG Vt ，沟道预夹断，进入饱和区电流 iD不再随 v 的变化而变化，而是一个恒定值SD考虑一个N 沟道 MOSFET，其 kn =50μA/V 2， Vt=1V，以及 W / L=10。

求下列情况下的漏极电流：（ 1） VGS=5V 且 VDS=1V；（ 2） VGS=2V 且 VDS=；（ 3） VGS=且 VDS=；（ 4） VGS=VDS=5V1)根据条件vGS ⋯Vt ， vDSvGSVt，该场效应管工作在变阻区iDkn WvGSVt vDS1 vDS2=L2(2)根据条件 vGS ⋯Vt ， vDSvGSVt，该场效应管工作在饱和区iD1 knWvGS2Vt =2L(3)根据条件 vGSVt ，该场效应管工作在截止区，i D 0(4)根据条件 vGS ⋯Vt ， vDSvGSVt，该场效应管工作在饱和区iD1 knWvGS2Vt =4mA2L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，并确定夹断电压或开启电压值图题图（ a） P 沟道耗尽型图 (b) P 沟道增强型一个 NMOS 晶体管有Vt=1V当 VGS=2V 时，求得电阻rDS 为 1k为了使 rDS=500 ，则 VGS为多少当晶体管的 W 为原 W 的二分之一时，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WiDkn LvGSVt vDSrDSvDS1iDkn WvGS VtL当rDS1W2时，代入上式可得kn L1mA Vk则rDS1时，0.5k1vGS Vt2VvGS3Vk1 mA2 vGSVtV2当晶体管的W 为原 W 的二分之一时，当VGS=2V 时，rDSk当晶体管的W 为原 W 的二分之一时，当V =3V 时，rDS1GS（ 1）画出 P 沟道结型场效应管的基本结构。

2）漏极和源极之间加上适当的偏置，画出VGS=0V 时的耗尽区，并简述工作原理解：（ 1）(2)D耗尽层GN Np型S用欧姆表的两测试棒分别连接JFET的漏极和源极，测得阻值为R ，然后将红棒（接负电1压）同时与栅极相连，发现欧姆表上阻值仍近似为R ，再将黑棒（接正电压）同时与栅极相连，1得欧姆表上阻值为R2，且 R2 >> R1，试确定该场效应管为N 沟道还是 P 沟道解： vGS 0 时，低阻抗， vGS0 时，高阻抗，即vGS0 时导通，所以该管为P 沟道 JFET在图题所示电路中，晶体管12tkn =100 μA/V2假定 =0，求VT和 VT有 V =1V，工艺互导参数下列情况下 V1、 V2 和 V3 的值：12=20；（ 1） (W /L) =(W / L)12=20 2） (W /L) =(W / L)（ 1）图题=20；电路左右完全对称，则ID1I D250 A解：因为 (W /L) =(W /L)12则有 V1V25VI D120k4VQ VGD4VVt ，可得该电路两管工作在饱和区则有：I D1 knWVGS2VGS1.22VVt2LV3Vs1.22V（ 2）解：因为(W /L) =(W /L)=20，I D11.5 ，同时 ID1I D 2100A12可求得： ID160A,ID240A则有 V15VI D120k3.8V ， V25VI D 2 20k4.2VQ VGD13.8VVt ， Q VGD 24.2VVt 可得该电路两管工作在饱和区。

则有：I1 kWVV2V1.245VD12nL1GStGSV3Vs1.245V场效应管放大器如图题所示kn (W/ L)=V2， Vt2V（ 1）计算静态工作点 Q；（ 2）求 Av、 Avs、 Ri 和 Ro 2图题解：（ 1） Q VG0 ，VGSVS 18 IDRS18 2ID考虑到放大器应用中，场效应管应工作在饱和区，则有：I D1 kn W VGS Vt22L代入上式可得：I D217ID64 0解得 ID111.35mA ， I D25.65mA ，当 I D111.35mA 时场效应管截止因 此， ID ID25.65mA ， VGS 18 11.3 6.7V ， VD 18 2 5.65 6.7V，VDS 6.7(6.7)13.4V(2)gm2I D11.32.4ms，忽略厄尔利效应VOV4.7Avvogm RD / / RL4.36viRiviRG100kiiAvsRiAv3.96RiRsigRoRD2k图题所示电路中 FET的 Vt 1V ，静态时 IDQ=， kn (W/ L)=V2 求：（ 1）源极电阻 R 应选多大（ 2）电压放大倍数 Av、输入电阻 Ri、输出电阻 Ro ；（ 3）若 C3 虚焊开路，则 Av、 Ri、 Ro 为多少图题解：（ 1） VG181006V200100I DVGS2.6V1 kn W VGSVt22LVSVGVGS2.4VRVS3.75kI DQ(2)gm2I D0.8ms ，忽略厄尔利效应VOVAvvogm RD / / RL4.8vi。