场效应管及其放大电路例题解析
第3章 场效应管及其基本放大电路 参考答案
第 3章 场效应管及其基本放大电路3.1填空题（1）按照结构，场效应管可分为 。
它属于 型器件，其最大的优点是 。
（2）在使用场效应管时，由于结型场效应管结构是对称的，所以 极和 极可互换。
MOS 管中如果衬底在管内不与 极预先接在一起，则 极和 极也可互换。
（3）当场效应管工作于恒流区时，其漏极电流D i 只受电压 的控制，而与电压 几乎无关。
耗尽型D i 的表达式为 ，增强型D i 的表达式为 。
（4）一个结型场效应管的电流方程为2GS D 161mA 4U I=×− ，则该管的DSS I = ，p U = 。
（5）某耗尽型MOS 管的转移曲线如习题3.1.5图所示，由图可知该管的DSS I = ，p U = 。
（6）N 沟道结型场效应管工作于放大状态时，要求GS 0u ≥≥ ，DS u > ；而N 沟道增强型MOS 管工作于放大状态时，要求GS u > ，DS u > 。
（7）耗尽型场效应管可采用 偏压电路，增强型场效应管只能采用 偏置电路。
（8）在共源放大电路中，若源极电阻s R 增大，则该电路的漏极电流D I ，跨导m g ，电压放大倍数 。
（9）源极跟随器的输出电阻与 和 有关。
答案：（1）结型和绝缘栅型，电压控制，输入电阻高。
（2）漏，源，源，漏，源。
（3）GS u ，DS u ，2GS D DSS P 1u i I U =− ，2GS D DO T 1u i I U=−。
（4）16mA ，4V 。
（5）习题3.1.5图4mA ，−3V 。
（6）p U ，GS p u U −，T U ，GS T u U −。
（7）自给，分压式。
（8）减小，减小，减小。
（9）m g ，s R 。
3.2试分别画出习题3.2图所示各输出特性曲线在恒流区所对应的转移特性曲线。
解：3.3在带有源极旁路电容s C 的场效应管放大电路如图3.5.6（a ）所示。
若图中的场效应管为N 沟道结型结构，且p 4V U =−，DSS 1mA I =。
场效应管放大电路图大全（五款场效应晶体管放大电路原理图详解）-全文
场效应管放大电路图大全（五款场效应晶体管放大电路原理图详解）-全文场效应管放大电路图（一）图3-26所示是一种超小型收音机电路，它采用两只晶体管，这种电路具有较高的灵敏度。
图3-26场效应管在袖珍收音机电路中的应用该电路中，电池作为直流电源通过负载电阻器R1为场效应管漏极提供偏置电压，使其工作在放大状态。
由外接天线接收天空中的各种信号，交流信号通过C1，进入LC谐振电路。
LC谐振电路是由磁棒线圈和电容器组成的，谐振电路选频后，经C4耦合至场效应管VT的栅极，与栅极负偏压叠加，加到场效应管栅极上，使场效应管的漏极电流ID相应变化，并在负载电阻器R1上产生压降，经C5隔离直流后输出，在输出端即得到放大了的信号电压。
放大后的信号送入三极管的基极，由三极管放大后输出较纯净的音频信号送到耳机。
图3-27所示是FM收音机调谐电路，它是由高频放大器VT1、混频器VT3和本机振荡器VT2等部分构成的。
天线感应的FM调频广播信号，经输入变压器L1加到VT1晶体管的栅极，VT1为高频放大器主要器件，它将FM高频信号放大后经变压器L2加到混频电路VT3的栅极，VT2和LC谐振电路构成本机振荡器，振荡信号由振荡变压器的次级送往混频电路VT3的源极。
混频电路VT3由漏极输出，经中频变压器IFT（L4）输出10.7MHz中频信号。
图3-27FM收音机电路（调谐器部分）场效应管放大电路图（二）与双极型晶体管一样，场效AM29LV017D-70EC应管也有三种基本接法：共源、共漏和共栅极接法，其中，共源相当于共发射极接法；共漏相当于共集电极接法；共栅相当于共基极接法。
共源极电路，如图4-19（a）所示，相当于双极晶体管的共发射极电路。
当交流信号Ui经C，加到栅一源极时，使栅极偏压随信号而变，于是控制了ID的变化，在RL上产生压降，通过C2将放大了的信号电压输出。
如果用Rc;表示场效应管的栅极偏置电阻，用R喁表示场效应管的栅一源间电阻，则共源电路的输入电阻R，=Rc／／Rcs≈Rc（因Rcs》Rc）。
项目三场效应管放大电路
项目三场效应管放大电路【技能实训】技能实训1 共源极MOS管放大电路的搭建【任务分析】场效应管和晶体三极管一样，能够实现对信号的放大作用。
如图3-1所示，是由场效应管2N70000组成的共源极放大电路，该电路由分立元件搭建而成，共有15个元器件。
2N7000为N沟道增强型MOS管，本例中采用TO-92封装，将管子平面对着自己，其管脚排列从左往右依次为S、G、D，使用时注意管脚顺序要正确。
该实训要求在洞洞板上搭建该电路，并通电测试其功能，搭建时要求整体布局合理，元器件安装满足工艺要求，焊接质量好。
图3-1 2N70000共源极放大电路原理图【技能要求】1．掌握常用元器件的识别与检测方法。
2．能按照电路原理图的要求，在洞洞板上按所提供的元器件搭建电路，元器件的布局、安装、焊接应符合装配工艺要求。
3．能对搭建好的电路板进行通电调试，使电路工作在最佳状态。
【任务实施】第一步：清点元器件根据电路原理图清点元器件数量，同时对元器件进行识别和检测，将结果填写在表3-1对应的空格中。
表3-1 2N70000放大电路元器件识别和检测表序号名称图中标号数量型号或标称值识别和检测结果质量判定1 场效应管Q1 1 在右图所示的外形示意图中1脚是极，2脚是极，3脚是极，管型是2 电阻R1 1 …………标称值是：测量值是：3 电阻R2 1 …………标称值是：测量值是：4 电阻R3、R4、R5、R6、R75 …………………………………………5 电位器RP1 1 …………标称值是：测量值是：6 电解电容C1 1 …………容量是，耐压值是，长脚是极7 电解电容C2、C3 2 …………………………………………8 发光二极管LED1 1 Φ5(红色) 长脚是极，短脚是极9 防反插座P1 1 2pin 2.54间距…………………………………10 单排针 J1-J7 7 ………………………………………11 绝缘导线…… 1 单芯Φ0.5×400mm…………………………………【技巧提示】1．在清点元器件时，可以做一个元器件清点分类图，具体做法：在一张白纸上贴上双面胶，然后把每一个元器件分类粘贴在双面胶上，并在每一个元器件后注明该元器件的图号及标称值。
项目三场效应管放大电路
项目三场效应管放大电路【技能实训】技能实训1 共源极MOS管放大电路的搭建【任务分析】场效应管和晶体三极管一样，能够实现对信号的放大作用。
如图3-1所示，是由场效应管2N70000组成的共源极放大电路，该电路由分立元件搭建而成，共有15个元器件。
2N7000为N沟道增强型MOS管，本例中采用TO-92封装，将管子平面对着自己，其管脚排列从左往右依次为S、G、D，使用时注意管脚顺序要正确。
该实训要求在洞洞板上搭建该电路，并通电测试其功能，搭建时要求整体布局合理，元器件安装满足工艺要求，焊接质量好。
图3-1 2N70000共源极放大电路原理图【技能要求】1．掌握常用元器件的识别与检测方法。
2．能按照电路原理图的要求，在洞洞板上按所提供的元器件搭建电路，元器件的布局、安装、焊接应符合装配工艺要求。
3．能对搭建好的电路板进行通电调试，使电路工作在最佳状态。
【任务实施】第一步：清点元器件根据电路原理图清点元器件数量，同时对元器件进行识别和检测，将结果填写在表3-1对应的空格中。
表3-1 2N70000放大电路元器件识别和检测表序号名称图中标号数量型号或标称值识别和检测结果质量判定1 场效应管Q1 1 在右图所示的外形示意图中1脚是极，2脚是极，3脚是极，管型是2 电阻R1 1 …………标称值是：测量值是：3 电阻R2 1 …………标称值是：测量值是：4 电阻R3、R4、R5、R6、R75 …………………………………………5 电位器RP1 1 …………标称值是：测量值是：6 电解电容C1 1 …………容量是，耐压值是，长脚是极7 电解电容C2、C3 2 …………………………………………8 发光二极管LED1 1 Φ5(红色) 长脚是极，短脚是极9 防反插座P1 1 2pin 2.54间距…………………………………10 单排针 J1-J7 7 ………………………………………11 绝缘导线…… 1 单芯Φ0.5×400mm…………………………………【技巧提示】1．在清点元器件时，可以做一个元器件清点分类图，具体做法：在一张白纸上贴上双面胶，然后把每一个元器件分类粘贴在双面胶上，并在每一个元器件后注明该元器件的图号及标称值。
第三章场效应管及其放大电路
第三章 场效应管及其放大电路1. JEFT 有两种类型，分别是N 沟道结型场效应管和P 沟道结型场效应管2. 在JFET 中：（1） 沟道夹断：假设0=DS v ，如图所示。
由于 0=DS v ，漏极和源极间短路，使整个沟道内没有压降，即整个沟道内的电位与源极的相同。
令反偏的栅-源电压GS v 由零向负值增大，使PN 结处于反偏状态，此时，耗尽层将变宽；由于在结型场效应管制作中，P 区的浓度远大于N 区的浓度，所以，耗尽层主要在N 沟道内变宽，随着耗尽层宽度加大，沟道变窄，沟道内的电阻增大。
继续反响加大GS v ，耗尽层将在沟道内合拢，此时，沟道电阻將变的无穷大，这种现象成为沟道夹断（2）在DS v 较小时，DS v 的加大虽然会增大沟道内的电阻，但这种影响不是很明显，沟道仍处于比较宽的状态，即沟道的电阻在DS v 比较小的时候基本不变，此时加大DS v ，会使D i 迅速增加，D i 与DS v 近似为线性关系。
加大DS v ，沟道内的耗尽层会逐渐变宽，沟道电阻增加，D i 随DS v 的上升，速度会变缓。
当||P DSV v =时，楔形沟道会在A 点处合拢，这种现象称为预夹断。
3. 解：（1）（a ）为N 沟道场效应管 （b ）为P 沟道场效应管（2）（a ）V V P4-= （b ）V V P 4= （3）（a ）A I DSS 5= （b ）A I DSS 5-=（4）电压DS v 与电流D i 具有相同的极性且与GS v 极性相反，因而，电压DS v 的极性可根据D i 或GS v 的极性判断4.解：当JFET 工作在饱和区时，有关系式：2)1(PGS DSS D V V I i -= 5. 解：在P 沟道JFET 中，要求栅-源电压GS v 极性为正，漏源电压DS v 的极性为负，夹断电源P V 的极性为正6. 解：MOS 型场效应管的详细分类7. 解：耗尽型是指，当0=GS v 时，即形成沟道，加上正确的GS v 时，能使对数载流子流出沟道，因而“耗尽”了载流子，使管子转向截止。
MOS场效应管放大电路解读
2.67K
五、应用举例
•
• 3、计算电压放大倍数 Au 。
•
Au
gmRS // RL
0.258 //1000
1 gmRS // RL 1 0.258 //1000
0.67
注意事项
(1)在使用场效应管时，要注意漏源电压 UDS、漏源电流ID、栅源电压UGS及耗散功率等 值不能超过最大允许值。
• 从表中可以看出，rgs和rds数值很大，可以忽略；跨 接在g~d之间的电容Cgd可以用与晶体管分析相同的方法 折合到输入和输出回路：
•
•
Cgs Cgs (1 K )Cgd , (K gm RL )
•
Cds
Cds
K
•
1
C
gd
,
K
•
(K gm RL )
场效应管的高频等效模型
• 由于输出回路的时间常数比输入回路小得多，可忽
1.08
0
解之，得：ID1 1.52mA, ID2 0.535mA
由于I D1
1.52mA
I
，
DSS
不合
题意，舍去。故：
IDQ 0.535mA
UGSQ 1.08V
U DSQ VDD I DQ (RD RS )
16 0.535 (10 8) 6.37V
五、应用举例
• 2、计算输入电阻Ri和输出电阻RO Ri RG RG1 // RG2 1 0.16 // 0.04 1.03M RO RD 10K
(2)场效应管从结构上看漏源两极是对称 的，可以互相调用，但有些产品制作时已将衬 底和源极在内部连在一起，这时漏源两极不能 对换用。
(3)结型场效应管的栅源电压UGS不能加 正向电压，因为它工作在反偏状态。通常各极 在开路状态下保存。
场效应管放大电路
第五章 场效应管放大电路1、 图1所示场效应管工作于放大状态，ds r 忽略不计，电容对交流视为短路。
跨导为m 1ms g =。
（1）画出电路的交流小信号等效电路；（2）求电压放大倍数uA 和源电压放大倍数us A ；（3）求输入电阻i R 和输出电阻oR 。
题图12、电路如图2所示，场效应管的m 11.3ms g =，ds r 忽略不计。
试求共漏放大电路的源电压增益us A 、输入电阻i R 和输出电阻oR 。
图23、 放大电路如图3所示，已知场效应管的DSS 1.6mA I =，p U = -4V ，ds r 忽略不计，若要求场效应管静态时的GSQ 1V U =-，各电容均足够大。
试求：（1）g1R 的阻值；（2）uA 、i R 及o R 的值。
图34、图4(a)所示电路中的场效应管的转移特性为图4(b)所示，试求解该电路的GS U 、D I 和DS U 。
图45、电路如图5所示，已知FET 的I DSS = 3mA 、U P = －3V 、U (BR)DS = 10V 。
试问在下列三种条件下，FET 各处于哪种状态？(1) R d = 3.9k Ω；(2) R d = 10k Ω；(3) R d = 1k Ω。
VT+V DD R gR d图56、源极输出器电路如图6所示，已知场效应管在工作点上的互导m 0.9ms g ，ds r 忽略不计，其他参数如图中所示。
求电压增益u A 、输入电阻i R 和输出电阻oR 。
图6填空题1、双极型半导体三极管是器件，而场效应管属于器件。
2、对于MOSFET，用来描述栅源电压对漏极电流控制能力大小的参数称为。
3、在MOSFET中，在漏源电压一定的条件下，用以描述漏极电流与栅源电压之间关系的曲线称为。
4、在N沟道的MOSFET的电路中，若栅源电压已大于开启电压，漏源电压在某一变化区域内，漏极电流会随着漏源电压的增大而增大，说明此时MOSFET工作于区。
5、在构成放大器时，可以采用自给偏压电路的场效应管是场效应管。
第5章场效应管放大电路分析
如果接有外负载RL
Rg1
Rd d Vo
g sb
RL
Vi Rg2
Rg3 R
AV gm (Rd // RL )
Ri Rg3 Rg1 // Rg 2
g
Vi
Rg3 gmVgs R’g
d Rd Vo RL
Ro Rd
s R’g=Rg1//Rg2
27
源极电阻上无并联电容:
AV
Vo Vi
Vgs
gmVgs Rd gmVgs R
10
(2) 转移特性曲线 iD= f (vGS)|vDS= 常数
表征栅源电压vGS对漏极电流的控制作用， 场效应管是电压控制器件。
在饱和区内，FET可看
作压控电流源。
IDSS
转移特性方程：
iD=IDSS(1-vGS/VP)2
vGS VP- 0.8 – vG
0.4
S
11
（3）主要参数
夹断电压：VP 当导电沟道刚好完全被关闭时，栅源所对应的电
s
gd
N+ PN+
18
3 、特性曲线
4区：击穿
区
3区
截止区
vGS<V
T
vGD<V
T
VT
1区：可变电阻区: vGS>VT vGD>VT 沟道呈电阻性，iD随vDS
的增大而线性增大。
iD=0 2区：恒流区(线性放大区）
vGS>VT vGD<VT iD=IDO｛(vGS/VT)-1｝2 IDO是vGS=2VT时，iD的值。
VT R
g
m
(VT
)
VT R
VT
(gm
1) R
04第四章、场效应管放大电路例题解析-单元检测200310
• • • 例．分析共源放大电路 解：1.静态分析 对于耗尽型场效应管，当工作在饱和区时， 其漏极电流和漏源间电压由下式近似决定
• 又 ＶGS=ＩD．Ｒs 将上两式联立，求得ＩD和ＶGS，则 ＶGS=ＶDD-ＩD(Ｒd+Ｒs) 2.动态分析 （1）画出微变等效电路 （2）电压放大倍数 Ａv=-ｇm(Ｒd//ＲL)，式中符号表示输出电压与输入电压反相。由于一般场效 应管的跨导只有几个毫西，故场效应管放大电路的放大倍数通常比三极管放大电 路的要小。 （3）输入电阻 Ｒi=Ｒg （4）输出电阻 Ｒo=Ｒd 由上述分析可知，共源级放大电路的输出电压与输入电压反相，输入电阻高， 输出电阻主要由漏极负载电阻决定。
3
1
• • •
• • •
单元检测
• 1、试判断如图所示的电路对正弦信号有无放大作 用，并简要说明理由。（答案）
• • •
2、场效应管从结构上分成_________和_________两 大类型，它属于________控制型器件。 （答案） 3、判断图示下列管子各工作在什么状态，并简要说明 理由。（答案）
•
6、场效应管自举电路如图，已知ＶDD=+20V， Rg=51MΩ,Rg1=200kΩ，Rg2=200kΩ，Rs=22kΩ,ｇ m=1mA/V，自举电容C很大，可以认为交流短路。 求:（1）无自举电路的输入电阻Ri。 （2）有自举电路的输入电阻Ri。 （3）说明自举的作用。
•
7、（提高题）图所示电路中，仅当源极电阻 R2增大时，放大电路的电压放大倍数|Av|如 何变化？（答案与提示）
• •
•
4、两级放大电路如图所示，已知T1管的gm，T2 管的rbe、β （1）画出微变等效电路； （2）求放大电路的中频电压放大倍数Av的表达式 及Ri、Ro的表达式。 m=0.8mA/V,T2管 ｒbe=1.2kΩ，β=100；C1、C2、C3、Cs交流 短路。 （1）画出小信号等效电路。 （2）求Ri、Ro及Av。（答案与提示）
（电气工程）场效应晶体管及其电路分析习题及解答
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： (1)(a)增强型N沟道MOS管，VGS(th)≈3V,IDO≈3mA；(b)增强型P沟道MOS管，VGS(th)≈2V,IDO≈2mA；(c)耗尽型型P沟道MOS管，VGS(off)≈2V,IDSS≈2mA；(d)耗尽型型N沟道MOS管，V GS(off)≈2V,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。
图题1.3.3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：（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：GSDm 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，gm ≈0.88ms,I D =3.9mA 时，gm ≈1.76ms;(3) V GS =-1V 时，gm ≈0.88ms,V GS =-3V 时，gm ≈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。
电子技术习题解答.第2章.基本放大电路及其分析习题解答
第 2 章基本放大电路及其分析习题解答2.1 三极管放大电路为什么要设置静态工作点，它的作用是什么？解：防止产生非线性失真。
2.2 在分压式偏置电路中，怎样才能使静态工作点稳定，发射极电阻的旁路电容C E 的作用是什么，为什么？解：使静态工作点稳定条件l2»l B和V B»U B E。
称为发射极电阻的旁路电容C E 对直流而言，它不起作用，电路通过R E 的作用能使静态工作点稳定；对交流而言，它因与R E并联且可看成短路，所以R E不起作用，保持电路的电压放大倍数不会下降。
2.3 多级放大电路的通频带为什么比单级放大电路的通频带要窄?解：因为多级放大电路的电压放大倍数大于单级放大电路的电压放大倍数，而放大电路的电压放大倍数和通频带的乘积基本为常数，所以多级放大电路的通频带比单级放大电路的通频带要窄。
2.4 对于共集电极放大电路，下列说法是否正确?(1) 输出信号方向与输入信号方向相反。
(2) 电压放大倍数小于且约等于1。
(3) 输入电阻大。
(4) 输出电阻小。
解：(1) 不正确。
(2) 、(3) 和(4) 正确。
2.5 放大电路的甲类、乙类和甲乙类三种工作状态各有什么优缺点？解：甲类：静态工作点Q大致落在交流负载线的中点，功率损耗大效率低，不失真。
乙类：静态工作点Q下移到截止区处，功率损耗很小，效率高。
但此时将产生严重的失真。
甲乙类：静态工作点Q下移到接近截止区，功率损耗较小，失真也较小。
2.6 什么是交越失真？如何克服交越失真，试举例说明？解：放大电路工作于乙类状态，因为三极管的输入特性曲线上有一段死区电压，当输入电压尚小，不足以克服死区电压时，三极管就截止，所以在死区电压这段区域内(即输入信号过零时)输出电压为零，将产生失真，这种失真叫交越失真。
为了避免交越失真，可使静态工作点稍高于截止点，即避开死区段，也就是使放大电路工作在甲乙类状态。
2.7为什么增强型绝缘栅场效应管放大电路无法采用自给偏压电路？ 解：因为增强型绝缘栅场效应管的U GS 为正，所以，自给偏压电路不适应增强型绝缘栅场效应管，只适应耗尽型绝缘栅场效应管。
第四章：场效应管及放大电路讲解
iD
vGS 0 VT
(1-34)
模拟电子
输出特性曲线 iD
vGS>0
0
v DS
(1-35)
耗尽型N沟道MOS管的特性曲线
模拟电子
耗尽型的MOS管VGS=0时就有导电沟道， 加反向电压才能夹断。
iD
转移特性曲线
vGS VT 0
(1-36)
模拟电子
输出特性曲线 iD
vGS>0
vGS=0
vGS<0
P NN
P沟道结型场效应管 D
G
S源极
S
(1-6)
模拟电子
（2）工作原理（以P沟道为例） VDS=0时
PN结反偏，
VGS越大则耗
D
尽区越宽，导 电沟道越窄。G
P
VDS
NN
VGS S
(1-7)
VGS越大耗尽区越 宽，沟道越窄， 电阻越大。
G
但 尽区当宽VG度S较有V小限DS时=，0，时模存耗拟电子 在导电沟道。DS间 D 相当于线性电阻。
Vgs
-
gmVgs
s
+
Rg2
R RL Vo -
(1-56)
中频电压增益
模拟电子
Vo gmVgs (R // RL )
Vgs Vi Vo
Vo gm (Vi Vo )( R // RL )
A Vm
Vo Vi
gm (R // RL ) 1 gm (R // RL )
Rg2 47k
Rg1 2M
Rd 30k
d
g
Rg3
s
10M
R
2k
第2章 基本放大电路(7)2.6场效应管放大电路
308
Ri Rb // rbe rbe 1.3k RO RC 5k
2-4-7
RL＝3kΩ时, UCEQ 、电压放大倍数、输入电阻 和输出电阻分别为：
U CEQ RL VCC I CQ ( RC // RL ) 2.3V Rc RL
' RL Au 115 rbe
带载时：根据电路的输入回路得到IBQ＝20µ A， 根据电路的输出回路电压方程uCE= VCC'–iCRL'画出输出 负载线A-C, 确定 ICQ＝2mA，UCEQ＝3V； A
0.6V
C
VCC'
VCC
最大不失真输出电压幅值约为2.4V，有效值约为1.70V。
2-4-5
2.7电路如图所示，晶体管的＝80， rbb′=100Ω。分 别计算RL＝∞和RL＝3kΩ时的Q和Au、Ri 和RO。 解: 在空载和带负载情况下， 电路的静态电流、rbe均相等， 它们分别为： VCC U BEQ U BEQ I BQ 22 μ A Rb RS
3 –1– 21
iD
综上所述:
当uGD < uGS(off）时， iD几乎仅仅决定于 uGS ，而与uDS无
iiD D
关。可以把iD近
似看成uGS控制 的电流源。
3 –1– 22
三、绝缘栅型场效应管（ MOS 管）
源极 栅极 漏极
S G D
G
D
B S
P型衬底
N 沟道增强型场 效应管
3 –1– 23
U GS th PMOS 管为电压
控制器件，当 uGS <UGS(th) P ，MOS 管导通。
类型 N沟道 耗尽型 绝缘栅 型场效 应管 P沟道 耗尽型 绝缘栅 型场效 应管
第3章场效应管及其放大电路习题解
第3章场效应管及其放大电路习题解3.1教学内容与要求本章介绍了场效应管的结构、类型、主要参数、工作原理及其基本放大电路。
教学内容与教学要求如表1.1所示。
表3.1第3章教学内容与要求3.2内容提要3.1.1场效应晶体管1．场效应管的结构及分类场效应管是利用输入电压产生的电场效应来控制输出电流的，是电压控制型器件。
工作过程中起主要导电作用的只有一种载流子（多数载流子），故又称单极型晶体管。
场效应管有两个PN结，向外引出三个电极：漏极D、栅极G和源极S。
(1)栅源控制电压的极性对JFET，为保证栅极电流小，输入电阻大的特点，栅源电压应使PN结反偏。
N沟道JFET：UGS<0；P沟道JFET：UGS>0。
对增强性MOS管，N沟道增强型MOS管，参加导电的是电子，栅源电压应吸引电子形成反型层构成导电沟道，所以UGS>0；同理，P沟道增强型MOS管，UGS<0。
对耗尽型MOS管，因二氧化硅绝缘层里已经掺入大量的正离子（或负离子：N沟道掺入正离子；P沟道掺入负离子），吸引衬底的电子（或空穴）形成反型层，即UGS=0时，已经存在导电沟道，所以，栅源电压UGS 可正可负。
(2)夹断电压UGS(off)和开启电压UGS(th)对JFET和耗尽型MOS管，当｜UGS｜增大到一定值时，导电沟道就消失（称为夹断），此时的栅源电压称为夹断电压UGS(off)。
N沟道场效应管UGS(off)<0；P沟道场效应管UGS(off)>0。
对增强型MOS管，当UGS增加到一定值时，才会形成导电沟道，把开始形成反型层的栅源电压称为开启电压UGS(th)。
N沟道增强型MOS管UGS(th)>0；P沟道增强型MOS管UGS(th)<0。
(3)栅源电压uGS对漏极电流iD的控制作用场效应管的导电沟道是一个可变电阻，栅源电压uGS可以改变导电沟道的尺寸和电阻的大小。
当uDS=0时，uGS变化，导电沟道也变化但处处等宽，此时漏极电流iD=0；当uDS≠0时，产生漏极电流，iD≠0，沿沟道产生了电位梯度使导电沟道变得不等宽。
场效应管及其放大电路例题解析
第3章 场效应管及其放大电路例题解析例3．1 试将场效应管栅极和漏极电压对电流的控制机理，与双极型晶体管基极和集电极电压对电流的控制机理作一比较。
场效应管栅极电压是通过改变场效应管导电沟道的几何尺寸来控制电流。
漏极电压则改变导电沟道几何尺寸和加速载流子运动。
双极型三极管基极电压是通过改变发射结势垒高度来控制电流，集电极电压(在放大区)是通过改变基区宽度，从而改变基区少子密度梯度来控制电流。
例3．2 N 沟道JFET 的转移特性如图3．1所示。
试确定其饱和漏电流I DSS 和夹断电压V P 。
解 由图3．1可至知，此JFET 的饱和漏电流I DSS ≈4mA ，夹断电压V P ≈-4V 。
例3．3 N 沟道JFET 的输出特性如图3．2所示。
漏源电压的V DS ＝15V ，试确定其饱和漏电流I DSS 和夹断电压V P 。
并计算V GS ＝-2V 时的跨导g m 。
解 由图3．2可得：饱和漏电流I DSS ≈4mA ，夹断电压V P ≈-4V ，V GS ＝-2V 时，用作图法求得跨导近似为：ms g m 2.1)2(14.16.2=----≈ 例３．4 在图3．3所示的放大电路中，已知V DD ＝20V ，R D ＝10k Ω，R S ＝10k Ω，R １＝200k Ω，R 2＝51k Ω，R G ＝1M Ω，并将其输出端接一负载电阻R L ＝10 k Ω。
所用的场效应管为N 沟道耗尽型，其参数I DSS ＝0．9mA ，V P ＝—4V ，g m ＝1．5mA ／V 。
试求：(1)静态值；(2)电压放大倍数。
解 (1) 画出其微变等效电路，如图3．4所示。
其中考虑到ｒＧＳ很大，可认为ｒＧＳ开路，由电路图可知，V V V R R R V DD G 42010)51200(105133212=⨯⨯+⨯=+= 并可列出D D S G GS I I R V V 310104⨯-=-=图3．1 图3．2在V P ≤V GS ≤0范围内，耗尽型场效应管的转移特性可近似用下式表示：2)1(P GS DSS D V V I I -= 联立上列两式 323109.0)41(10104-⨯⨯+=⨯-=⎩⎨⎧GS D D GS V I I V 解之得V V mAI GS D 15.0-==并由此得 V V I R R V V DS D DD DS 10105.010)1010(20)(33=⨯⨯⨯+-=+-=-(2)电压放大倍数为5.7101010105.1'-=+⨯⨯-=-=L m V R g A 式中 L D L R R R //'=例3．5 已知图3．5(a)所示放大电路中的结型场效应管的V P ＝-3V ，I DSS ＝3mA ，r DS ＞＞R d ，试用微变等效电路法求：(1)电压放大倍数A V1和A V2(2)输入电阻R i 和输出电阻R o1及R o2。
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第3章 场效应管及其放大电路例题解析
例3．1 试将场效应管栅极和漏极电压对电流的控制机理，与双极型晶体管基极和集电极电压对电流的控制机理作一比较。
场效应管栅极电压是通过改变场效应管导电沟道的几何尺寸来控制电流。
漏极电压则改变导电沟道几何尺寸和加速载流子运动。
双极型三极管基极电压是通过改变发射结势垒高度来控制电流，集电极电压(在放大区)是通过改变基区宽度，从而改变基区少子密度梯度来控制电流。
例3．2 N 沟道JFET 的转移特性如图3．1所示。
试确定其饱和漏电流I DSS 和夹断电压V P 。
解 由图3．1可至知，此JFET 的饱和漏电流I DSS ≈4mA ，夹断电压V P ≈-4V 。
例3．3 N 沟道JFET 的输出特性如图3．2所示。
漏源电压的V DS ＝15V ，试确定其饱和漏电流I DSS 和夹断电压V P 。
并计算V GS ＝-2V 时的跨导g m 。
解 由图3．2可得：饱和漏电流I DSS ≈4mA ，夹断电压V P ≈-4V ，V GS ＝-2V 时，用作图法求得跨导近似为：ms g m 2.1)
2(14.16.2=----≈ 例３．4 在图3．3所示的放大电路中，已知V DD ＝20V ，R D ＝10k Ω，R S ＝10k Ω，R １＝200k Ω，R 2＝51k Ω，R G ＝1M Ω，并将其输出端接一负载电阻R L ＝10 k Ω。
所用的场效应管为N 沟道耗尽型，其参数I DSS ＝0．9mA ，V P ＝—4V ，g m ＝1．5mA ／V 。
试求：(1)静态值；
(2)电压放大倍数。
解 (1) 画出其微变等效电路，如图3．4所示。
其中考虑到ｒＧＳ很大，可认为ｒＧＳ开路，由电路图可知，
V V V R R R V DD G 42010
)51200(105133
212=⨯⨯+⨯=+= 并可列出
D D S G G S I I R V V 310104⨯-=-=
图3．1 图3．
2
在V P ≤V GS ≤0范围内，耗尽型场效应管的转移特性可近似用下式表示：
2)1(P GS DSS D V V I I -
= 联立上列两式 323109.0)41(10104-⨯⨯+=⨯-=⎩
⎨⎧GS D D GS V I I V 解之得
V V mA
I G S D 15.0-==
并由此得 V V I R R V V D
S D DD DS 10105.010)1010(20)(33=⨯⨯⨯+-=+-=-
(2)电压放大倍数为
5.710
1010105.1'-=+⨯⨯-=-=L m V R g A 式中 L D L R R R //'=
例3．5 已知图3．5(a)所示放大电路中的结型场效应管的V P ＝-3V ，I DSS ＝3mA ，r DS ＞＞R d ，试用微变等效电路法求：
(1)电压放大倍数A V1和A V2
(2)输入电阻R i 和输出电阻R o1及R o2。
解 (1)用估算法计算Q 点。
由图3．5(a)所示电路的直流通路可列方程
V i V i R R i v D D S S D G S )1()]5.05.0([)(21⨯-=+=+-=
mA v V v I i GS P GS DSS D ⎥⎥⎦
⎤⎢⎢⎣⎡⎪⎭⎫ ⎝⎛--=⎪⎪⎭⎫ ⎝
⎛-=223131 联立求解得 ⎩⎨⎧=-=mA
i V v D GS 15.115.11 舍去V
v G S 85.72-= 图3．3
图3．4 R 1
R 2 V i V o
v i v o V gs
g m V gs
故 V V R R R i V v s s d D D D D S 05.5)]5.05.012(15.120[)(21=++⨯-=++-= 所以I DQ =i D ＝1．15mA ， V GSQ =v GS1=-1.15V ，V DSQ ＝5．05V
(2)作微变等效电路如图3．5(b)所示，图中g m 由下式求出：
2
1⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛-=P GS DSS D V v I i 故 mS V mA V v V I dv di g P GS P DSS GS D
m 23.1315.1133212=⎪⎭⎫ ⎝⎛----⨯-=⎪⎪⎭
⎫ ⎝⎛--== (3)求A V1，和A V2。
由微变等效电路得：
d gs m o R V g V -=1
12s gs m o R V g V =
1s gs m gs i R V g V V +=
图3．5
故 1.95
.023.111223.1111-≈⨯+⨯-=+-==s gs m gs d gs m i o V R V g V R V g V V A 38.05
.023.115.023.11122≈⨯+⨯-=+==s gs m gs s gs m i o V R V g V R V g V V A (4)求R i 、R o1、R o2。
由微变等效电路得
Ω==M R R g i 1
Ω=≈k R R d o 121
为了求得R o2，作出图3．5(c)所示等效电路，由电路得：
gs m s V g R V I -=1
而 V V gs -=
V g R V I m s +=1
所以 Ω=⎪⎭⎫ ⎝⎛+Ω=⎪⎪⎭
⎫ ⎝⎛+==k mS k g R I V R m s o 31.023.15.0111112 计算表明，FET 放大电路的输入电阻很大，放大倍数较小。
源极输出器的输出电阻比共源电路小得多，但比射极输出器大得多。
例3．6两级放大电路如图3．6所示，T 1管的g m ，T 2管的r be 和β已知。
(1) 画出电路的微变等效电路；
(2) 求：R i ，R o 和A V =V o ／V i
解 (1) 图3．6所示两级放大电路的微变等效电路如图3．7所示。
(2) 求R i ，R o 和A V
Ri = R G
ββ++=++=1//1////1////1s m
b be e o b be e o R g R r R R R r R R
将第二级视作第一级的负载，有：
)]//)(1(//[2L e be b i R R r R R β++=
=+==)//(1)//(2211i s m i s m i o V R R g R R g V V A )]
//)(1(//[//(1)]//)(1(//[//(L e be b s m L e be b s m R R r R R g R R r R R g ββ+++++
)
//)(1()//)(1(112L e be L e o o v R R r R R V V A ββ+++==
=⨯=21v v V A A A ⨯+++++)]//)(1(//[//(1)]//)(1(//[//(L e be b s m L e be b s m R R r R R g R R r R R g ββ)//)(1()//)(1(1L e be L e R R r R R ββ+++
图3．6
图3．7。