场效应晶体管及其电路分析课后答案汇编
第3章场效应管放大电路习题答案
第3章场效应管放大电路3-1判断下列说法是否正确，用“√”和“×”表示判断结果填入空内。
（1）结型场效应管外加的栅-源电压应使栅-源间的耗尽层承受反向电压，才能保证其R GS 大的特点。
（⨯）（2）若耗尽型N沟道MOS管的U GS大于零，则其输入电阻会明显变小。
（⨯）3-2选择正确答案填入空内。
（1）U GS＝0V时，不能够工作在恒流区的场效应管有 B 。
A. 结型管B. 增强型MOS管C. 耗尽型MOS管（2）当场效应管的漏极直流电流I D从2mA变为4mA时，它的低频跨导g m将A。
A.增大B.不变C.减小3-3改正图P3-3所示各电路中的错误，使它们有可能放大正弦波电压。
要求保留电路的共源接法。
图P3-3解：（a）源极加电阻R S。
（b）漏极加电阻R D。
（c）输入端加耦合电容。
（d）在R g支路加－V G G，＋V D D改为－V D D改正电路如解图P3-3所示。
解图P3-33-4已知图P3-4(a)所示电路中场效应管的转移特性和输出特性分别如图（b）(c)所示。
A 、R i和R o。
（1）利用图解法求解Q点；（2）利用等效电路法求解u图P3-4解：（1）在转移特性中作直线u G S ＝－i D R S ，与转移特性的交点即为Q 点；读出坐标值，得出I D Q ＝1m A ，U G S Q ＝－2V 。
如解图P3-4（a ）所示。
解图P3-4在输出特性中作直流负载线u D S ＝V D D －i D （R D ＋R S ），与U G S Q ＝－2V 的那条输出特性曲线的交点为Q 点，U D SQ ≈3V 。
如解图P3-4（b ）所示。
（2）首先画出交流等效电路（图略），然后进行动态分析。
mA/V 12DQ DSS GS(off)GSDm DS=-=∂∂=I I U u i g UΩ==Ω==-=-=k 5M 1 5D o i Dm R R R R R g A g u3-5 已知图P3-5（a ）所示电路中场效应管的转移特性如图（b ）所示。
第二章 晶体三极管和场效应晶体管
第二章晶体三极管和场效应晶体管一、是非题（1）为使晶体管处于放大工作状态，其发射结应加反向电压，集电结应加正向电压。
（）（2）无论是哪种晶体三极管，当处于放大状态时，b极电位总是高于e极电位，c极电位也总是高于b极电位。
（）（3）晶体三极管的发射区和集电区是由同一类半导体（N型或P型）构成的，所以e极和c极可以互换使用。
（）（4）晶体三极管的穿透电流I CEO的大小不随温度而变化。
（）（5）晶体三极管的电流放大系数β随温度的变化而变化，温度升高，β减少。
（）（6）对于NPN三极管，当V BE>0，V BE>V CE，则该管的工作状态是饱和状态。
（）（7）已知某三极管的射极电流I E=1.36mA，集电极电流I C=1.33mA，则基极电流I B=30微安。
（）（8）某晶体三极管的射极电流I B=10微安时，I C=0.44mA；当I B=20微安时，I C=0.89mA 则它的电流放大系数β=45。
（）（9）可以用两个二极管连接成一个三极管。
（）（10）晶体三极管具有电压放大作用。
（）二、填空题1、晶体三极管的三个电极分别称为、、。
三极管在放大电路中，PNP管电位最高的一极是，NPN管电位最高的一极是。
此时，三极管发射结为偏置，集电结为偏置。
晶体三极管工作在饱和区和截止区时，具有特性，可应用于脉冲数字电路中。
2、测得工作在放大电路中的晶体管的两个电极在无交流信号输入时的电流大小及方向如图2-1所示，则另一电极的电流大小为，该管属于管（PNP NPN）。
0.1mA4mA-++ 10K20K1V图2-13、工作在放大区的某三极管，基极电流从20μA增大到40μA，集电极电流从1mA变为2mA，则该三极管的电流放大倍数为。
4、当晶体三极管工作在饱和状态时，其特点是集电结处于偏置，发射结处于偏置。
当工作在放大状态时,其特点是集电结处于偏置，发射结于偏置。
当工作在截止状态时,其特点是集电结处于偏置，发射结于偏置。
场效应晶体管放大电路的分析方法
VDD
R g1
Rd
VT + C2
C1 +
U i Rg2
R
RL
+
Uo
CS
VDD
Rd
VT
+ C2
C1 +
U i RG2
R
RL
+
Uo
CS
图02.05.02 分压偏置
图02.05.03 自给偏压
HIT基础电子技术电子教案----场效应晶体管放大电路的分析方法
2006.06
图02.05.04是N沟道FET的转移特性曲线，对于图(a)耗尽
对图02.05.07的放大电路可根据下列方程式进行图解
iD f (uGS)
uGS iDR
ID
Q
UGS (off)
O
UGSQ
I DSS
IDQ
UGS
直线方程 uGS =- iDR 与输入特性曲线的交点即 是工作点Q。
由工作点Q，即可确 定UGSQ 和IDQ。
图02.05.07 在输入特性曲线上图解
HIT基础电子技术电子教案----场效应晶体管放大电路的分析方法
型FET应偏置在负栅区，对于图(b)增强型FET应偏置在正栅
区。N沟道耗尽型FET放大电路，可采用分压偏置外，也可采
用自给偏压。采用自给偏压时，Rg2中无电流，所以UG=0。在 负栅区因IDSS＞0，故US＞0，于是UGS=UG-US = - ID R，可满 足负偏压的要求。对于增强型管，因UGS=0时，ID=0 ，故不能 采用自给偏压。
Rs Us
U i
如果放大电路采用增强型场效应管，则栅源电压
VDD
R g1
Rd
集成电路版图设计习题答案第八章MOS场效应晶体管
集成电路版图设计习题答案第8章 MOS场效应晶体管【习题答案】1．请画出MOS晶体管的结构示意图。
答：2．请简述MOS晶体管各个版图层的作用。
●答：阱层（Well）：阱层定义在衬底上制备阱的区域。
NMOS管制备在P型衬底上，PMOS管制备在N型衬底上。
一块原始的半导体材料，掺入的杂质类型只能有一种，即该衬底不是N型就是P型。
如果不对衬底进行加工处理的话，该衬底只能制备一种MOS晶体管。
CMOS集成电路是把NMOS晶体管和PMOS晶体管制备在同一个硅片衬底上，为了能够制造CMOS集成电路，需要对衬底进行处理，利用掺杂工艺在衬底上形成一个区域，该区域的掺杂类型和衬底的掺杂类型相反，这个区域就称为阱。
●有源区层（Active）：有源区层的作用是在衬底上定义制作有源区的区域，该区域包括源区、漏区和沟道。
在衬底上淀积厚氧化层，利用光刻和刻蚀工艺在衬底上开窗口并把厚氧化层除去就可形成有源区，有源区之外的区域是场区。
显然，MOS管必须而且只能制备在有源区内。
●多晶硅层（Poly）：多晶硅层的作用是定义制作多晶硅材料的区域。
最早的MOS集成电路制造工艺只能制备一层多晶硅，而现在已经有能够制备两层多晶硅的工艺了。
对于双层多晶硅工艺，第一层多晶硅主要用来制作栅极、导线和多晶硅—多晶硅电容的下极板，第二层多晶硅主要用来制作多晶硅电阻和多晶硅－多晶硅电容的上极板。
双层多晶硅工艺具有多晶硅1和多晶硅2这两个版图层。
●P+注入层和N+注入层（P+implant和N+ implant）：P+注入层定义注入P+杂质离子的区域，而N+注入层定义注入N+杂质离子的区域。
由于NMOS晶体管和PMOS晶体管的结构相同，只是源漏区的掺杂类型相反。
同时，有源区层只是定义了源区、漏区和沟道的区域，却没有说明源区和漏区的掺杂类型。
P+注入层和N+注入层说明了注入杂质的类型，也就是说明了有源区的导电类型，实现了NMOS晶体管和PMOS晶体管的区分。
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 =。
(完整版)第四章场效应管习题答案
第四章 场效应管基本放大电路4-1 选择填空1．场效应晶体管是用_______控制漏极电流的。
a. 栅源电流b. 栅源电压c. 漏源电流d. 漏源电压2．结型场效应管发生预夹断后，管子________。
a. 关断b. 进入恒流区c. 进入饱和区d. 可变电阻区3．场效应管的低频跨导g m 是________。
a. 常数b. 不是常数c. 栅源电压有关d. 栅源电压无关4. 场效应管靠__________导电。
a. 一种载流子b. 两种载流子c. 电子d. 空穴5. 增强型PMOS 管的开启电压__________。
a. 大于零b. 小于零c. 等于零d. 或大于零或小于零6. 增强型NMOS 管的开启电压__________。
a. 大于零b. 小于零c. 等于零d. 或大于零或小于零7. 只有__________场效应管才能采取自偏压电路。
a. 增强型b. 耗尽型c. 结型d. 增强型和耗尽型8. 分压式电路中的栅极电阻R G 一般阻值很大，目的是__________。
a. 设置合适的静态工作点b. 减小栅极电流c. 提高电路的电压放大倍数d. 提高电路的输入电阻9. 源极跟随器（共漏极放大器）的输出电阻与___________有关。
a. 管子跨导g mb. 源极电阻R Sc. 管子跨导g m 和源极电阻R S10. 某场效应管的I DSS 为6mA ，而I DQ 自漏极流出，大小为8mA ，则该管是_______。
a. P 沟道结型管b. N 沟道结型管c. 增强型PMOS 管d. 耗尽型PMOS 管e. 增强型NMOS 管f. 耗尽型NMOS 管解答：1.b2.b3.b,c4. a5.b6.a7. b,c8. d9.c 10.d4-2 已知题4-2图所示中各场效应管工作在恒流区，请将管子类型、电源V DD 的极性（+、-）、u GS 的极性（>0，≥0，<0，≤0,任意）分别填写在表格中。
课后习题答案
项目一任务一一．判断题(下列判断正确的话打“√”，错误的打“×”)1．P型半导体中的多数载流子是电子。
（×）2．PN结具有单向导电性，其导通方向为N区指向P区。
（×）3．二极管反向击穿就说明管子已经损坏。
（×）4．小电流硅二极管的死区电压约为0．5V，正向压降约为0．7V。
(√ )5．发光二极管发光时处于正向导通状态，光敏二极管工作时应加上反向电压。
（√）二．填空题1．半导体中的载流子有_____________和___________。
（自由电子、空穴）2．晶体三极管内部的PN结有___________个。
（2）3．晶体管型号2CZ50表示___________。
（50 A的硅整流二极管）4．．PN结的反向漏电流是由___________产生的。
（少数载流子）三．简答题1．常用片状元件有哪些？和普通电气元件相比，有什么优点？答：片状元器件属于无引线或短引线的新型微型电子元件，是表面组装技术SMT（Surface Mounted Technology）的专用元器件。
可分为片状无源器件、片状有源器件和片状组件等三类。
片状无源器件包括片状电阻器、片状网络电阻器、片状热敏电阻器、片状电位器、片状电容器、片状微调电容器和片状电感器等。
片状有源器件包括片状二极管、片状开关二极管、片状快恢复二极管、片状稳压二极管、片状三极管和片状场效应管等。
片状元器件的主要特点是其外形结构不同于传统的插装式产品，其体积小，重量轻，无引线或引线短，可靠性高，耐振动冲击，抗干扰性好，易于实现半自动化和自动化的低成本、高密度组装，其焊点失效率达到百万分之十以下；利用片状元器件贴装可使电子线路的工作频率提高到3000MHz（通孔插装的为500MHz），而且能够有效地降低寄生参数，有利于提高设备的高频特性和工作速度；片状元器件产品的器件形状、尺寸精度和一致性高。
大部分可编带包装，有利于提高生产装配效率，且能够从根本上解决元器件与整机间的共存可靠性问题。
电路第四版课后习题答案
电路第四版课后习题答案第一章：电路基础1. 确定电路中各元件的电压和电流。
- 根据基尔霍夫电压定律和电流定律，我们可以列出方程组来求解未知的电压和电流值。
2. 计算电路的等效电阻。
- 使用串联和并联电阻的计算公式，可以求出电路的等效电阻。
3. 应用欧姆定律解决实际问题。
- 根据欧姆定律 \( V = IR \)，可以计算出电路中的电压或电流。
第二章：直流电路分析1. 使用节点电压法分析电路。
- 选择一个参考节点，然后对其他节点应用基尔霍夫电流定律，列出方程组并求解。
2. 使用网孔电流法分析电路。
- 选择电路中的网孔，对每个网孔应用基尔霍夫电压定律，列出方程组并求解。
3. 应用叠加定理解决复杂电路问题。
- 将复杂电路分解为简单的子电路，然后应用叠加定理计算总的电压或电流。
第三章：交流电路分析1. 计算交流电路的瞬时值、有效值和平均值。
- 根据交流信号的表达式，可以计算出不同参数。
2. 使用相量法分析交流电路。
- 将交流信号转换为复数形式，然后使用复数运算来简化电路分析。
3. 计算RLC串联电路的频率响应。
- 根据电路的阻抗，可以分析电路在不同频率下的响应。
第四章：半导体器件1. 分析二极管电路。
- 根据二极管的伏安特性，可以分析电路中的电流和电压。
2. 使用晶体管放大电路。
- 分析晶体管的共发射极、共基极和共集电极放大电路，并计算放大倍数。
3. 应用场效应管进行电路设计。
- 根据场效应管的特性，设计满足特定要求的电路。
第五章：数字逻辑电路1. 理解逻辑门的工作原理。
- 描述不同逻辑门（如与门、或门、非门等）的逻辑功能和电路实现。
2. 使用布尔代数简化逻辑表达式。
- 应用布尔代数的规则来简化复杂的逻辑表达式。
3. 设计组合逻辑电路。
- 根据给定的逻辑功能，设计出相应的组合逻辑电路。
第六章：模拟集成电路1. 分析运算放大器电路。
- 根据运算放大器的特性，分析电路的增益、输入和输出关系。
2. 设计滤波器电路。
电路原理课程题库(有详细答案)
《电路原理》课程题库一、填空题1、RLC串联电路发生谐振时，电路中的（电流）将达到其最大值。
2、正弦量的三要素分别是振幅、角频率和（初相位）3、角频率ω与频率ｆ的关系式是ω=（2πｆ）。
4、电感元件是一种储能元件，可将输入的电能转化为（磁场）能量储存起来。
5、RLC串联谐振电路中，已知总电压U=10V，电流I=5A，容抗X C =3Ω，则感抗X L =（3Ω），电阻R=（2Ω）。
6、在线性电路中，元件的（功率）不能用迭加原理计算。
7、表示正弦量的复数称（相量）。
8、电路中a、b两点的电位分别为V a=-2V、V b=5V，则a、b两点间的电压U ab=（-7V），其电压方向为（a指向b）。
9、对只有两个节点的电路求解，用（节点电压法）最为简便。
10、RLC串联电路发生谐振的条件是：（感抗=容抗）。
11、（受控源）是用来反映电路中某处的电压或电流能控制另一处电压或电流的现象。
12、某段磁路的（磁场强度）和磁路长度的乘积称为该段磁路的磁压。
13、正弦交流电的表示方法通常有解析法、曲线法、矢量法和（符号）法四种。
14、一段导线电阻为R，如果将它从中间对折，并为一段新的导线，则新电阻值为（R/4）Ω。
15、由运算放大器组成的积分器电路，在性能上象是（低通滤波器）。
16、集成运算放大器属于（模拟)集成电路，其实质是一个高增益的多级直流放大器。
17、为了提高电源的利用率，感性负载电路中应并联适当的（无功)补偿设备，以提高功率因数。
18、RLC串联电路发生谐振时，若电容两端电压为100V，电阻两端电压为10V，则电感两端电压为（100V)，品质因数Q为（10)。
19、部分电路欧姆定律的表达式是（I=U/R)。
20、高压系统发生短路后，可以认为短路电流的相位比电压（滞后)90°。
21、电路通常有(通路)、(断路)和(短路)三种状态。
22、运算放大器的(输入失调)电压和(输入失调)电流随(温度)改变而发生的漂移叫温度漂移。
场效应管基础知识单选题100道及答案解析
场效应管基础知识单选题100道及答案解析1. 场效应管是一种（）控制器件。
A. 电流B. 电压C. 电阻D. 电容答案：B解析：场效应管是电压控制型器件，通过栅源电压来控制漏极电流。
2. 场效应管的输入电阻（）。
A. 很小B. 较大C. 中等D. 很大答案：D解析：场效应管的输入电阻通常可达10^7 - 10^15 欧姆，输入电阻很大。
3. 结型场效应管的栅源电压不能（）。
A. 为正B. 为负C. 为零D. 不确定答案：A解析：结型场效应管的栅源电压必须为负，才能形成导电沟道。
4. 增强型MOS 场效应管的开启电压（）。
A. 大于零B. 小于零C. 等于零D. 不确定答案：A解析：增强型MOS 场效应管的开启电压大于零。
5. 耗尽型MOS 场效应管在栅源电压为零时（）。
A. 没有导电沟道B. 有导电沟道C. 导电沟道不确定D. 以上都不对答案：B解析：耗尽型MOS 场效应管在栅源电压为零时就有导电沟道。
6. 场效应管的跨导反映了（）。
A. 输入电压对输出电流的控制能力B. 输入电流对输出电压的控制能力C. 输出电压对输入电流的控制能力D. 输出电流对输入电压的控制能力答案：D解析：场效应管的跨导表示输出电流对输入电压的控制能力。
7. 场效应管工作在恒流区时，其漏极电流主要取决于（）。
A. 栅源电压B. 漏源电压C. 栅极电阻D. 漏极电阻答案：A解析：在恒流区，漏极电流主要由栅源电压决定。
8. 场效应管的夹断电压是指（）。
A. 使导电沟道完全夹断时的栅源电压B. 使导电沟道开始夹断时的栅源电压C. 使漏极电流为零时的栅源电压D. 以上都不对答案：A解析：夹断电压是使导电沟道完全夹断时的栅源电压。
9. 场效应管的输出特性曲线可分为（）个区域。
A. 2B. 3C. 4D. 5答案：B解析：输出特性曲线分为可变电阻区、恒流区和截止区三个区域。
10. 以下哪种场效应管的输入电容最小（）。
A. 结型场效应管B. 增强型MOS 场效应管C. 耗尽型MOS 场效应管D. 无法确定答案：A解析：结型场效应管的输入电容相对较小。
（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。
晶体三极管和场效应管试题及答案
晶体三极管和场效应管试题及答案一、单选题1.如图所示各特性曲线中，N沟道增强型MOS管的转移特性曲线是A、B、C、D、【正确答案】：D2.某单管共射放大电路在处于放大状态时，三个电极A、B、C对地的电位分别是，则此三极管一定是A、PNP硅管B、NPN硅管C、PNP锗管D、NPN锗管【正确答案】：A3.用万用表测量某放大电路中三极管各个极的电位如下，处于放大状态的三极管是A、B、C、D、【正确答案】：B4.某场效应管的符号如图所示，可判断该管为A、N沟道结型场效应管B、P沟道结型场效应管C、N沟道耗尽型场效应管D、P沟道耗尽型场效应管【正确答案】：A5.下列说法中正确的是A、体现晶体三极管电流放大特性的公式是B、硅材料晶体三极管的导通电压是0.3VC、锗材料晶体三极管的饱和压降是0.1VD、晶体三极管具有能量放大作用【正确答案】：C6.射极输出器的主要特点是A、电压放大倍数略大于1，输入电阻高，输出电阻低B、电压放大倍数略大于1，输入电阻低，输出电阻高C、电压放大倍数略小于1，输入电阻高，输出电阻低D、电压放大倍数略小于1，输入电阻低，输出电阻高【正确答案】：C7.把射极输出器用作多级放大器的第一级，是利用它的A、电压放大倍数略小于1，电压跟随特性好B、输入电阻高C、输出电阻低D、有一定的电流和功率放大能力【正确答案】：B8.万用表测得三极管时，；时，，则该管的交流电流放大系数为A、100B、80C、75D、60【正确答案】：D9.NPN型三极管处于放大状态时，下列各极电位或电压关系正确的是A、B、C、D、【正确答案】：D10.测得晶体三极管=30μA时,=2.4mA；=40μA时,=3mA；则该管的交流电流放大系数为A、75B、80C、60D、100【正确答案】：C11.硅材料三极管的饱和压降是A、0.1vB、0.3vC、0.5vD、0.7v【正确答案】：B12.场效应管的极限参数的有A、最大漏极电流B、击穿电压C、最大耗散功率D、低频跨导【正确答案】：A13.某放大管的三极电流参考方向都是流入管内，大小分别为：。
数电03场效应晶体管及其放大电路
ID
2V
UGS=1V UDS
2 耗尽型绝缘栅场效应管 1.1 结构特点（以 N沟道为例）
SiO2绝缘层
源极 栅极 漏极 S G D 在制造管子时，即在 SiO2绝缘层中掺入大量正 离子，因而在两个 N+区 之间感应出许多电子，形 成原始导电沟道。
N+
N+
P型硅衬底
1.2 工作特点 由于有原始导 电沟道的存在，当 UGS=0时，在UDS的 作用下，也会有电 流ID。
P型硅衬底
N沟道 沟通源区与漏区 与衬底间被耗尽层绝缘
●
S N+
- + UGS G
- + UDS ID D N+
耗尽层
P型硅衬底
导电沟道形成后， UDS越大，ID越大。
●
S
- + UGS G
- + UDS ID D N+
UGS越大，电场越 强，沟道越宽，沟 道等效电阻越小。
N+
P型硅衬底
1.3 特性曲线
uS
RG2 s RG2
id D T S RD
RS + uS -
RL
uo RG1 C1 +
ui
RG1
+UDD
RD
C2 +
T RL uo
RS +
ui
uS
RG2 RSS
CS
-
id G ugs RG2 D T S RD
RS + uS -
RL
uo
ui
RG1
id G RS + D ugs S
id gmugs RD RL uo
场效应晶体管放大电路
N
N
G
P+ P+
UDS G
P+ P+
UDS
UGS
S
S
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Sect
3.1.2 JFET特性曲线
1. 输出特性曲线：
iD f (U DS )∣ UGS const
可变电阻区 线性放大区 ID=gm UGS 击穿区
2. 转移特性曲线：
ID
I
DSS
(1
U GS UP
)
2
IDSS：饱和栅极漏极电流,
着源极、栅极的次序焊在电路上； • 电烙铁或测试仪表与场效应晶体管接触时，均
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各种场效应管所加偏压极性小结
结型
N沟道(uGS＜0) P沟道(uGS＞0)
场效应管
绝缘栅型
增强型
耗尽型
PN沟沟道道((uuGGSS＜＞00)) N沟道(uGS极性任意) P沟道(uGS极性任意)
uo
u gs
g m u gs
u ds
S
GD
Id
RG
Ui
Ugs
gm Ugs RD
RL
Uo
R2
R1
S
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动态分析：
G
电压放大倍数
Id
RL
D
RG
Ugs
Ui R2R1RD g源自 UgsRL Uo•
•
Ui Ugs
S
ri
•
ro
Au gm R'L
•
•
Uo gm Ugs (RD // RL )
ID(mA)
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UGS=6V
机械工程出版社第三章 场效应管电路习题答案
第3章 场效应晶体管放大电路3.1知识要点3.1.1场效应管有结型和MOS 型两大类，每类都有N 沟道和P 沟道之分，MOS 场效应管还有增强型和耗尽型之分，故场效应管有6种类型。
它们的结构、工作原理、伏安特性、作用、主要参数、电路组成、分析方法相似；正向控制原理都是利用栅源电压改变导电沟道的宽度而实现对漏极电流的控制；小信号模型完全相同；但由于沟道类型不同，结构上也有不同，因此6种管子对偏置电压的要求各不相同。
栅源电压为零时存在原始导电沟道的场效应管称为耗尽型场效应管；天然原始导电沟道，只有在U GS绝对值大于开启电压U GS（th）绝对值后才能形成导电沟道的，则称为增强型场效应管。
2GS D DSS P(1) U I I U =−当工作于放大区时，对耗尽型场效应管1.2.4 场效应晶体管表5.1 晶体管与场效应管比较比较项目晶体管场效应管载流子两种不同极性的载流子（电子与空穴）同时参与导电，故又称为双极型晶体管只有一种极性的载流子（电子或空穴）参与导电，故又称为单极型晶体管 控制方式电流控制电压控制类型 NPN 型和PNP 型两种 N 沟道和P 沟道两种 放大参数 200~20=β5~1m =g mA/V输入电阻 42be 10~10=r Ω较小147gs 10~10=r Ω很大 输出电阻 r ce 很大 r ds 很大 热稳定性 差 好制造工艺 较复杂简单，成本低，便于集成对应电极基极-栅极，发射极-源极，集电极-漏极3.1.2 场效应晶体管放大电路共源极分压式偏置放大电路及其直流通路、交流通路和微变等效电路如图2.6所示。
U DDo +U DD（a ）放大电路（b ）直流通路+u o -o（c ）交流通路 （d ）微变等效电路图5.1 共源极分压式偏置放大电路（1）静态分析：DD G2G1G2G U R R R U +=SG S S D R U R U I ==)(S D D DD DSR R I U U +−= （2）动态分析：Lm u R g A ′−= 式中L D L//R R R =′。
第1章课后习题参考题答案
第1章课后习题参考题答案第⼀章半导体器件基础1．试求图所⽰电路的输出电压Uo，忽略⼆极管的正向压降和正向电阻。
解：（a）图分析：1）若D1导通，忽略D1的正向压降和正向电阻，得等效电路如图所⽰，则U O=1V，U D2=1-4=-3V。
即D1导通，D2截⽌。
2）若D2导通，忽略D2的正向压降和正向电阻，得等效电路如图所⽰，则U O=4V，在这种情况下，D1两端电压为U D1=4-1=3V，远超过⼆极管的导通电压，D1将因电流过⼤⽽烧毁，所以正常情况下，不因出现这种情况。
综上分析，正确的答案是 U O= 1V。
（b）图分析：1.由于输出端开路，所以D1、D2均受反向电压⽽截⽌，等效电路如图所⽰，所以U O=U I=10V。
2．图所⽰电路中，E解：由于Eu oE u i3．选择正确的答案填空在图所⽰电路中，电阻R为6Ω，⼆极管视为理想元件。
当普通指针式万⽤表置于R×1Ω挡时，⽤⿊表笔(通常带正电)接A点，红表笔(通常带负电)接B点，则万⽤表的指⽰值为( a )。
a.l8Ω，b.9Ω，c.3Ω，d.2Ω,e.0Ω解：由于A端接电源的正极，B端接电源的负极，所以两只⼆极管都截⽌，相当于断开，等效电路如图，正确答案是18Ω。
4．在图所⽰电路中，uI =10sinωt V，E = 5V，⼆极管的正向压降可忽略不计，试分别画出输出电压uo的波形。
解：（a ）图当u I ＜E 时，D 截⽌，u O =E=5V ；当u I ≥E 时，D 导通，u O =u I u O 波形如图所⽰。
（b ）图当u I ＜-E=-5V 时,D 1导通D 2截⽌，uo=E=5V ；当-E ＜u I ＜E 时，D 1导通D 2截⽌，uo=E=5V ；当u I ≥E=5V 时，uo=u I所以输出电压u o 的波形与（a ）图波形相同。
5．在图所⽰电路中，试求下列⼏种情况下输出端F 的电位UF 及各元件(R 、DA 、DB)中通过的电流：( 1 )UA=UB=0V ；( 2 )UA= +3V ，UB = 0 V 。
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。
01晶体管原理（pn结部分）_作业答案
晶体管原理（pn 结部分）----作业答案1、 (1)如果PN 结的N 区长度远大于p L , P 区长度为p W , 而且P 区引出端处少数载流子电子的边界浓度一直保持为0,请采用理想模型推导该PN 结电流-电压关系式的表达形式(采用双曲函数表示)(2)若P 区长度远小于n L ,该PN 结电流-电压关系式的表达形式将简化为什么形式?(3)推导流过上述PN 结的总电流中()n p I x -和()p n I x 这两个电流分量之比的表达式? (4)如果希望提高比值()/()n p p n I x I x -, 应该如何调整掺杂浓度A N 和D N 的大小? 解: （两个区域可以分别采用两个坐标系，将坐标原点分别位于势垒区两个边界处，可以大大简化推导过程中的表达式） (1)分析的总体思路为: ()()()()()n p n n pn npp nI I xI x I x I x I x Ix=+=+=-+ 再分别解N,P 区少子连续性方程,求出()n p I x -和()p n I x . a)在稳态时,在N 区内部,少子空穴的连续性方程为:2020x n nn n p p x p np d E d p d p p p D E p dx dx dx μμτ∆∆----= 小注入时,/x d E dx 项可以略去,0x E =,故2020n n n p p d p p p D dx τ∆--=解此方程得通解为://0()()ppx L x L n n n p x p x p AeBe-∆=-=+其中,扩散长度()1/2p p p L D τ=. 边界条件为: x →∞时,0()n n p p ∞=; n x x =时,0()exp()an n n eV p x p KT= 由边界条件求出系数可得解的结果为:0()(exp(/)1)exp(()/)n n a n p p x p eV kT x x L ∆=--∴ 0()()(exp()1)exp()p n n a n p pp peD p d p x eV x xJ x eD kT L dx L ∆-=-=- ∴ 0()[e x p ()1]p n a p n peD p eVJ x x L kT==-(1.1)b)同理,在N 区少子空穴的连续性方程的通解为://0()()n n x L x L p p p n x n x n Ae Be -∆=-=+其中,扩散长度()1/2n n n L D τ= .边界条件为(以结区与P 区的界面处作为坐标原点, 以从结区向P 区的方向作为正方向):'0x =时, '0(0)exp(/)p p a n x n eV kT ==;'p x W =时,'()0p p n x W ==;由边界条件求出系数A,B 可得解的结果为:'''sinh(/)[exp(/)1]sinh[()/]()sinh(/)n a p n p p p n x L eV kT W x L n x n W L +-+∆= (1.2)∴'''0''()cosh(/)[exp(/)1]cosh[()/]()sinh(/)p n p n a p n n nn p n d n x eD n x L eV kT W x L J x eD L W L dx ∆+-+==∴0'1[exp(/)1]cosh(/)()(0)sinh(/)n p a p n n p n n p n eD n eV kT W L J x x J x L W L +-=-===(1.3) 综合a,b. 有：01[exp(/)1]cosh(/)()()[exp(/)1]sinh(/)p n n p a p n p n n p a pn p n eD p eD n eV kT W L J J x J x eV kT L L W L +-=+-=-+(2)由于p n W L ,所以有: ''sinh()()p p nnW x W x L L ++≈和sinh()()p p nnW W L L ≈ , ''sinh()()n nx x L L =于是, (1.2)式可简化为:''0()[()exp(/)1]p p p a px W n x n eV kT W +∆=-∴ ''0''()()[exp(/)][()exp(/)1]p n p p n na a ppd n x eD n x W J x eD eV kT eV kT W W dx ∆+==-∴0'()(0)exp(/)[exp(/)1]n p n p n a a peD n J x x J x eV kT eV kT W =-===- (1.4)于是,由(1.1)式和(1.4)式得:0()()[exp(/)][exp(/)1]p n n p p n n p a a ppeD p eD n J J x x J x x eV kT eV kT L W ==+=-=+-(3)由(1.4)式和(1.1)式可得:00()()exp(/)()()n p n p n p p a p n p n p n pI x J x D n L eV kT I x J x D p W --==由于,n n kT D eμ=,p p kTD qμ=. 且2200//p i p i A n n p n N ==, 2200//n i n i D p n n n N ==.于是:()exp(/)()n p n D pa p n p A pI x N L eV kT I x N W μμ-=(4) 可以通过增大D N 或减小A N 或减小p W 或增大a V 来提高比值()/()n p p n I x I x -.2、A step pn junction diode is made in silicon with the n side having 17310d N cm -= and the p side having a net doping of 17310a N cm -=. Please estimate the ratio of the generation current to the diffusion current under the reverse bias of 5V .It is known that, for the minority carrier, 220/n D cm s =, 211/p D cm s =,60610n p s τττ-≈==⨯.SolutionThe built-in potential barrier is determined as17172102(10)(10)()(0.0259)[]0.814(1.510)a d bi i N N kT V In In Ve n ===⨯So the space charge width is determined as1/21417171/219171752(){[]}2(11.7)(8.8510)(0.8145)1010{[]}1.610(10)(10)3.88010s bi R a d a dV V N N W e N N cmξ---++=⨯++=⨯=⨯So that191059260(1.610)(1.510)(3.88010)7.7610/22(610)i Genen J e G W W A cm τ----⨯⨯===⨯⨯=⨯⨯⨯ (2.1)The ideal reverse saturation current density is given byn p p n s npeD n eD p J L L =+which may be rewritten as2s i J en =Substituting the parameters, we obtain1222.18010/s J A cm -=⨯(2.2)With equation(2.1) and equation(2.2), we can obtain93127.7610 3.560102.1810Gen s J J --⨯==⨯⨯3． 已知描述二极管直流特性的三个电流参数是S I ＝1410-A 、S I ＝1110-A 、K I ＝0.1A 。
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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：GSD 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sD 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解： 因31 I O V V ，所以V O =V DS =0.5V ， I D =(1.5V-0.5V)/6K ≈0.167mA ，由V DS 、I D 可从特性曲线上求得V GG ≈1.0V 。
题1.3.11 图题1.3.11所示电路中，已知FET 的I DSS =2mA ，V P = -2V 。
（1） 求I D =2mA 时R S 的取值范围；（2） 求R S =20k Ω时的I D 值。
图题1.3.11解： (1) 当考虑V DS =1V 时，R s =0～9.5k Ω(2) I D ≈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v S 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：V GSQ 、I DQ 、V DSQ ；（2） 在同一个坐标下，画出v S 、i D 和v DS 的波形，并在波形图上标明它们的幅值。
（3） 若V GG 改为-0.5V ，其它条件不变，重画i D 、v DS 波形；（4） 为使V GG = -0.5V 时，i D 、v DS 波形不失真，重新选择R d 的数值和静态时的V DSQ 。
图题1.3.12解： (1) 图解分析如图1.3.12（a ）所示。
由图可得：V GSQ =-1V 、V DSQ =10V 、I DQ =8mA 。
(2) v s 、i D 和v DS 的波形如图1.3.12（a ）所示。
(3) 若V GG 改为-0.5V ，v s 、i D 和v DS 的波形如图1.3.12（b ）所示。
显然i D 和v DS 的波形已经出现失真。
(4) 为使V GG = -0.5V 时，i D 、v DS 波形不失真，可减小R d 以改变负载线的斜率，可取V DSQ ＝10V ，如图1.3.12（b ）中的Q ’所示。
所以Ω=-=k 83.0mA 12V 10V 20d R图1.3.12（a ）图1.3.12（b ）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V I = -10V ，R=10k Ω，R d =5k Ω，V GG 分别为0 V ，1V ，2V ，3V 时，求电路输出V O 值各为多大？图题1.3.13解： 当V I = 10V ，R=10k Ω，R d =5k Ω时，场效应管工作在可变电阻区上。
当V GS =0V 、1V 、2V 、3V 时，R DS 分别为0.83k Ω、1k Ω、1.25k Ω、1.67k Ω。
而输出电压为I d DS d DS O V R R R R R V +++=所以当V GS =0V 、1V 、2V 、3V 时，相应的输出电压分别为3.68V 、3.75V 、3.84V 、4.0V 。
题1.3.14 试用三只电容量足够大的电容器C 1、C 2、C 3，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。
）图题1.3.14解：CS 、CD 、CG 放大电路分别如图1.3.14所示。
图1.3.14题1.3.15 设图题1.3.15所示电路中FET 的I DSS =2mA ，V P = - 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)：I D≈1mA；图(b)：V D≈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I DSS =2mA，V P= - 4V；增强型FET的V T=2V，I DO=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)：I DQ≈0.5mA，V GSQ=-2V，V DSQ≈3.8V；图(b)：I DQ≈0.76mA，V GSQ≈-1.5V，V DSQ≈8.5V；图(c)：I DQ≈0.25mA，V GSQ=2.8V，V DSQ≈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。