1篇3章习题解答浙大版集成电路课后答案

第三章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V T、夹断电压V P和饱和漏极电流I DSS或I DO 的数值。

图题1.3.1

解：图(a)：增强型N沟道MOS管，V GS(th)≈3V,I DO≈3mA；

图(b)：增强型P沟道MOS管，V GS(th)≈-2V,I DO≈2mA；

图(c)：耗尽型型P沟道MOS管，V GS(off)≈2V,I DSS≈2mA；

图(d)：耗尽型型N沟道MOS管，V GS(off)≈-3V,I DSS≈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i D=f（v GS）。

解：在漏极特性上某一V DS下作一直线，该直线与每条输出特性的交点决定了V GS和I D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）

I DSS 、V P 值为多大？ （2）

根据给定曲线，估算当i D =1.5mA 和i D =3.9mA 时，g m 约为多少？ （3） 根据g m 的定义：GS D

m dv di g ，计算v GS = -1V 和v GS = -3V 时相对应的g m 值。

解： (1) I DSS =5.5mA ，V GS(off)=-5V ；

(2) I D =1.5mA 时，g m ≈0.88ms ，I D =3.9mA 时，g m ≈1.76ms ；

(3) v GS =-1V 时，g m ≈0.88ms ，v GS =-3V 时，g m ≈1.76ms 。

题1.3.4 由晶体管特性图示仪测得场效应管T 1和T 2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V P 或V T 值，以及v DS =5V 时的I DSS 或 I DO 值。

图题1.3.4

解： 图(a)：耗尽型PMOS 管，V GS(off)=3V ；当V DS =5V 时，I DSS =2mA ；

图(b)：增强型PMOS 管，V GS(th)=-4V ；当V DS =5V 时，I DO ≈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v DS =9V 时的转移特性曲线，并定性分析跨导g m 与I D 的关系。

图题1.3.5

解：在V DS=9V处作一垂直线，与各V GS下的输出特性曲线相交，各交点决定了V GS和I D，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g m 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v I=2V、4V、8V、10V、12V时，该MOS管分别处于什么工作区。

（2）若v I=8+6sinωt（V），试画出i D和v O（v DS）的波形。

图题1.3.6

解：(1) v I =2V、4V时，MOS管工作在截止区；

v I =6V、8V时，MOS管工作在恒流区(放大区)；

v I =10V、12V时，MOS管工作在可变电阻区。

(2) i D和v O（v DS）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V GS=V DS）。

图题1.3.7

解：解题思路为：由V GS=V DS作出场效应管的I-V特性，将V DS=V DD-I D R d=15-1.5I d负载线方程作在I-V特性上并交于一点，就可决定IＤ，ＶDS,V GS参数。

由图1.3.7可得：I DQ≈5.8mA，V DSQ≈6.3V，V GSQ≈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I DSS=2mA，V P= -4V。试求I D和V DS。

图题1.3.8

解：由

s

D GS off GS GS DSS D e d D DD DS R I V V V I I R R I V V =-=+-=2)

()1()

( 求得：V V mA I GS D 105.0==

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v DS 、v GS

和i D ）。

（2） 为保证工作于放大区，v DS 和v GS 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，V DS ＜V GS -V GS(th)，I D 随V DS 增加而较

快增加。

恒流区：场效应管的导电沟道被预夹断，V DS ＞V GS -V GS(th)，V GS ＞V GS(th)，I D 基本

不随V DS 增加而增大。

截止区：场效应管的沟道被完全夹断，V GS ＜V GS(th)，I D =0，V DS =V DD 。

(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)

(2)

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（V O /V I =1/3），应选择多大的V GG ？

图题1.3.10