模电第四章答案

第四章 习题解答

4-1 如题4-1图所示MOSFET 转移特性曲线，说明各属于何种沟道？若是增强型，开启电压等于多少？若是耗尽型，夹断电压等于多少？ 答：（a ）P-EMOSFET ，开启电压()V V th GS 2-=

（b ）P-DMOSFET ，夹断电压()Off GS V （或统称为开启电压()V V th GS 2)= （c ）P-EMOSFET ，开启电压()V V th GS 4-=

（d ）N-DMOSFET ，夹断电压()Off GS V （或也称为开启电压()V V th GS 4)-= 4-2 4个FET 的转移特性分别如题4-2图(a)、(b)、(c)、(d)所示。设漏极电流i D

的实际方向为正，试问它们各属于哪些类型的FET ？分别指出i D 的实际方向是流进还是流出？

答：（a ）P-JFET ，D i 的实际方向为从漏极流出。

（b ）N-DMOSFET ，D i 的实际方向为从漏极流进。 （c ）P-DMOSFET ，D i 的实际方向为从漏极流出。 （d ）N-EMOSFET ，D i 的实际方向为从漏极流进。

4-3 已知N 沟道EMOSFET 的μn C ox =100μA/V 2，V GS(th)=0.8V ，W/L=10，求下列情况下的漏极电流：

（a ）V GS =5V ，V DS =1V ； （b ）V GS =2V ，V DS =1.2V ； （c ）V GS =5V ，V DS =0.2V ； （d ）V GS =V DS =5V 。 解：已知N-EMOSFET 的()108.0,

/1002===L

W th GS ox n V

V V A C μμ

（a ）当V V V V DS GS 1,5==时，MOSFET 处于非饱和状态()()th GS GS DS V V V -<

()()[]()[]

mA

V V V V

I V mA th GS GS

L

W C D DS DS x o n 7.3118.052101.02221222=-⨯-⨯⨯=--=

μ

（b ）当V V V V DS GS 2.1,2==时，()DS th GS GS V V V V ==-2.1，MOSFET 处于临界饱和

()()()()mA V V C I V mA th GS GS L W ox n D 72.08.02101.0222

12

21=-⨯⨯⨯=-⋅=μ （c ）当V V V V DS GS 2.0,5==时，()DS th GS GS V V V V >=-2.4，MOSFET 处于

非饱和状态

()()()[]()[]

mA

V V V V C I V mA DS DS th GS GS L W ox n D 82.02.02.08.052101.022212212=-⨯-⨯⨯=--=μ（d ）当V V V DS GS 5==时，()th GS GS DS V V V ->，MOSFET 处于饱和状态

()()()()mA V V C I V mA th GS GS W ox n D 82.88.05101.02

12

12=-⨯⨯⨯=-⋅=μ 4-4 N 沟道EMOSFET 的V GS(th)=1V ，μn C ox （W/L ）=0.05mA/V 2，V GS =3V 。求V DS 分别为1V 和4V 时的I D 。

解：（1）当V V DS 1=时，由于()V V V V V th GS GS 213=-=- 即()th GS GS DS V V V -<，N-EMOSFET 工作于非饱和区

()()()[]

()[]

22

12

211113205.022-⨯-⨯=--=V mA DS DS th GS GS L W ox n D V V V V C I μ mA 75.0=

（2）当V V DS 4=时，由于)(th GS GS DS V V V ->，N-EMOSFET 工作于饱和区

()()()()2

2

12

211305.02-⨯=-=V mA th GS GS L W ox n D V V C I μ mA 1.0=

4-5 EMOSFET 的V A =50V ，求EMOSFET 工作在1mA 和10mA 时的输出电阻为多少？每种情况下，当V DS 变化10%（即ΔV DS /V DS =10%）时，漏极电流变化（ΔI D /I D ）为多少？ 解：（1）当mA I D 1=，V V A 50=时

Ω==≈

K r mA

V I V o D

A

50150 当mA I D 10=，V V A 50=时

Ω==≈

K r mA

V I V o D

A 51050 （2）当DS V 变化10%时，即%10=∆DS DS

V V

由于D D

I D

I DS DS DS

V D

DS I V I V o

r ⋅⋅∆∆∆∆=

=

DS DS V V I V I r V I I V V A

DS

D

D I A

V DS

D

o DS

DS

V DS V D

D %2.050

%10%10%10=⋅==

=

=

∴

⋅⋅⋅⋅∆∆（对二种情况都一样）

或者：由于A

D V I DS g =

DS

I D

DS D V V DS V I DS DS D V I V I V V g I D

D

A

DS A

D

%2.0%2.0=∴

⋅=⋅=∆⋅=∆⋅=∆∆∆

4-6 一个增强型PMOSFET 的μp C ox （W/L ）=80μA/V 2，V GS(th)=－1.5V ，λ=－0.02V -1，栅极接地，源极接+5V ，求下列情况下的漏极电流。

(a) V D =+4V ； (b) V D =+1.5V ； (c) V D =0V ； (d) V D =－5V ； 解：根据题意()V V V V V V V th GS S G GS 5.1550-=<-=-=-=，P-EMOSFET 导通

()122

02.0,08.080--===V C V mA V A

L W ox p λμμ （a ）当V V D 4+=时，由于此时()th GS D G GD V V V V V V V <-=-=-=440 P-EMOSFET 处于非饱和状态

()()()[]()()()[]

2

2

12

21115.15208.022---+-⨯=--=V mA DS DS th GS GS L W ox p D V V V V C I μ mA 24.0=

（b ）当V V D 5.1+=时，此时()th GS GD V V V V V =-=-=5.15.10 P-EMOSFET 处于临界饱和状态

()()[]

()()[])5.3(02.015.1508.012

212

212

-⨯-+-⨯=+-=V mA DS th GS GS L W ox p D V V V C I λμ

mA

mA 5243.007.149.0=⨯=

（c ）当V V D 0=时，V V DS 5-=，()V V V V V th GS GS 5.35.15-=+-=-

即()th GS GS DS V V V -<，P-EMOSFET 处于饱和状态

()()[]()[]()()[]502.015.1508.012

2

12

212-⨯-++-⨯=+-=V mA DS th GS GS L W ox p D V V V C I λμ mA

mA 539.01.149.0=⨯=

（d ）当V V D 5-=时，V V DS 10-=，V V V th GS GS 5.3)(-=- 即()th GS GS DS V V V -<，P-EMOSFET 处于饱和状态