模电课后习题 (2)

习题八8.1选择正确的答案填入空内。

（1）场效应管的漏极电流是由( )的漂移运动形成的。

A.少子 B.多子 C.两种载流子 （2）场效应管是一种( )控制型的电子器件。

A.电流 B.光 C.电压（3）场效应管是利用外加电压产生的( )来控制漏极电流的大小的。

A.电流 B.电场 C.电压 （4）与双极型晶体管比较，场效应管( )。

A.输入电阻小B.制作工艺复杂C.放大能力弱(5)当场效应管的漏极直流电流I D 从2mA 变为3mA 时，它的低频跨导将( )。

A.增大 B.减小 C.不变(6)某场效应管的转移特性如由题8.1图所示，则该管是( )场效应管 。

A.增强型NMOS B.耗尽型NMOS C.耗尽型PMOS(7)当耗尽型场效应管工作于放大区时， 场效应管I D 的数学表达式为( )。

A.GSv D SS D eI i = B.2)(D S G S D SS D v v I i -= C.2)()1(off GS GS DSS D v v I i -=（8）当栅源电压V GS ＝0V 时，能够工作在恒流区的场效应管有( )。

A. 结型管 B. 增强型MOS 管 C. 耗尽型MOS 管答案（1）B （2）C （3）B （4）C (5) A (6) B (7) C （8）A C8.2 已知场效应管的输出特性曲线如题8.2图(a)所示，画出它在恒流区的转移特性曲线。

题8.2图v DS /Vi D /mAi D /mAv GS /V (a) 输出特性曲线 (b) 转移特性曲线题8.1图P v GS /V解：在场效应管输出特性曲线的恒流区作横坐标的垂线，如题８.2图(a)所示，读出其与各条曲线交点的纵坐标值及V GS 值，建立i D ＝f （v GS ）坐标系，描点，连线，即可得到转移特性曲线，如题８.2图(b)所示。

8.3在题8.3图所示电路中，已知场效应管的V P =－5V ；问在下列三种情况下，管子分别工作在哪个状态？（1）v GS =－8V ，v DS =4V （2）v GS =－3V ，v DS =4V （3）v GS =－3V ，v DS =1V8.4测得某放大电路中三个MOS 管的三个电极的电位及其开启电压如题8.4表所示。

试分析各管的工作状态(截止区、恒流区、可变电阻区)，并填入表内。

题8.4表解：因为三只管子均有开启电压，所以它们均为增强型MOS 管。

判断管子的工作状态：①T 1管：V T =4V>0V ，所以T 1为N 沟道增强型MOS 管，T GS V v >且T GS DS V v v ->，因此管子处于恒流区。

②T 2管：V T =－4V<0V ，所以T 2为P 沟道增强型MOS 管，T GS V v >，因此管子处于截止区；③T 3管：V T =－4V<0V ，所以T 3为P 沟道增强型MOS 管，T GS V v <，且T GS DS V v v ->时，因此管子处于可变电阻区；由此可判断出它们各自的工作状态如解8.4表所示。

解8.4表8.5 已知某结型场效应管的I DSS ＝2mA ，V P ＝－4V ，试画出它的转移特性曲线和输出特性曲线，并近似画出预夹断轨迹。

题8.3图d R V GG V DD解：(1) 因为P GS V v <，所以管子工作在截止区。

(2)因为P GS V v >，且P GS DS V v v ->，所以管子工作在恒流区。

(3) 因为P GS V v >，且P GS DS V v v -<，所以管子工作在可变电阻区。

解：根据方程2PGS DSS D )1(V v I i -=，逐点求出确定的v GS 下的i D ，可近似画出转移特性和输出特性；在输出特性中，将各条曲线上v GD ＝V P 的点连接起来，便为予夹断线；如解8.5图所示。

8.6 电路如题8.6图所示，场效应管的输出特性如题8.2图所示，分析当v I ＝4V 、8V 、12V 三种情况下场效应管分别工作在什么区域。

解：根据题8.2图所示场效应管的输出特性可知，其开启电压V T =5V ，根据题8.6图所示电路可知v GS ＝v i 。

①当v i ＝4V 时，v GS <V T ，故场效应管截止。

②当v i ＝8V 时，v GS >V T ，场效应管导通。

假设场效应管工作在恒流区，根据输出特性可知i D ≈0.6mA ，管压降v DS ≈V CC －i D R d ≈10V ，因此，T GS DS V v v ->，说明假设成立，即场效应管工作在恒流区。

③当v i ＝12V 时，由于V CC ＝12V ，必然使场效应管工作在可变电阻区。

8.7 电路如题8.7图所示，设FET 的参数为：I DSS =3mA ，V P =－3V 。

当R D 分别为下列两个数值时，判断FET 是处在饱和区还是非饱和区，并求饱和区中的电流I D 。

(1) R D =3.9k Ω (2) R D =10k Ω解：题8.7图所示为N 沟道结型场效应管 (1)R D =3.9k Ω时：V v GS 0=，则=--=-=22)31(3)1(P GS DSS D V v I i ３mA V R i V v d D CC D S 3.39.3315=⨯-=-=2 1.5 10.5i D /mA -4 -3 -2 -1 0v GS /Vi D /mA2 1.5 10.50 2 4 6 8v DS /Vv GS =0Vv GS =-1Vv GS =-2Vv GS =-3Vv GS =-4V 解8.５图题8.6图 题8.7图V DD v i 15V ）因为P GS DS V v v ->，所以该FET 工作在饱和区，I D =3mA ； (2) R D =10k Ω时：V v GS 0=，则=--=-=22)31(3)1(P GS DSS D V v I i ３mA V R i V v d D CC D S 1510315-=⨯-=-=因为P GS DS V v v -<，所以FET 工作在非饱和区（可变电阻区）。

8.8已知题8.8图(a)所示电路中场效应管的转移特性和输出特性分别如题8.8图 (b) (c)所示。

（1）利用图解法求解Q 点。

（2）利用等效电路法求解A v 、R i 和R o 。

解：（1）在转移特性中作直线v GS ＝－i D R S ，与转移特性的交点即为Q 点；读出坐标值，得出I DQ ＝1mA ，V GSQ ＝－2V ，如解8.8图（a ）所示。

在输出特性中作直流负载线v DS ＝V DD －i D （R D ＋R S ），与v GSQ ＝－2V 的那条输出特性曲线的交点为Q 点，V DSQ ≈3V ，如解8.8图（b ）所示。

（2）首先画出小信号等效电路如解8.8图(c)所示，然后进行动态分析。

mA/V 114422DQ DSS PGSD m DS=⨯-==∂∂=I I V v i g V 解8.8图_+ov v DS /Vi D /mA i D /mAv GS /VV DSQI DQ(a)(b) (c)题8.8图V DD10V ）v DS /V i D /mA(a) (b) (c)i D /mAv GS /VΩ==Ω==-=-=k 5M 1 5D o i D m R R R R R g A g u8.9电路如题8. 9图(a)所示，已知FET 的工作点上的互导g m ＝1ms 。

（1）画出电路的小信号等效电路。

（2）求电压增益A v 。

（3）求输人电阻R i 和输出电阻R o 。

解：（1）小信号等效电路如题8. 9图(b)所示。

（2）求 A v5)10//10(101)//()//(30-≈⨯⨯-=-=-==-k k R R g v R R v g v v A L d m gsL d gs m i v （3）Ω=+=k R R R R g g g i 2075)||(213 Ω==k R R 10D o8.10一个MOSFET 的转移特性如题8．10图所示（其中漏极电流i D 的方向是它的实际方向）。

试问：（1）该FET 是耗尽型还是增强型？（2）是N 沟道还是P 沟道FET ？（3）从这个转移特性上可求出该FET 的夹断电压V P 还是开启电压V T ？其值等于多少？解： P 沟道增强型 MOSFET ，其开启电压V T ＝－4 V 。

8.11一个JFET 的转移特性曲线如题8.11图所示。

试问：（1）它是N 沟道还是P 沟道的FET ？（2）它的夹断电压V P 和饱和漏极电流I DSS 各是多少？解： N 沟道JFET ，夹断电压V P =－4V ，漏极电流I DSS ＝4mA 。

题8.10图 题8.11图/Vv 题8.9图_+ v o v L(a)放大电路 (b)小信号等效电路8.12增强型FET 能否用自给偏压的方法来设置静态工作点？试说明理由。

解 由于增强型FET 管在v GS =0时，i D =0（无导电沟道），必须在|v GS |＞|V T | （V T 为开启电压）时才有i D ，因此，增强型的MOS 管不能用自偏压的方法来设置静态工作点。

8.13电路如题8.13图所示。

设FET （T 1）的参数为g m ＝0.8ms ，r d ＝200k Ω；三极管（T 2）的参数β＝40，r be ＝1k Ω。

（1）画出放大电路的小信号等效电路。

（2）计算放大电路的电压增益A v 和输入电阻R i 。

解:（1）由于 r d >>R d ，故r d 可忽略，题8.13图的小信号等效电路如解8.13图所示。

（2）求电压增益A v 和输入电阻R i输出电压 s b gs m o R i v g v )(β-= 电阻R d 的电流 deb be b R R i r i i )1(β++=由b 点的KCL 定律：0=++b gs m i i v g ，即0)1(=++++b deb be b gs m i R R i r i v g β，可得debegsm b R R r v g i )1(1β+++-=故 s de be gs m s d e be gs m gs m o R R R r v g R R R r v g v g v ])1(111[])1(1[ββββ++++=++++= 解8.13图 小信号等效电路v sv s r由KVL 定律ogs i v v v +=所以电压增益89.0]111[])1(111[≈+++++++==s de be gsm gs s de be gs m i o v R R v g v RR R r v g v v A ββββ输入电阻 Ω=≈+=M R R R R R g g g g i 1.5)||(32138.14电路如题8.14图(a)所示，设FET （T 1）的互导为g m ，r d 很大；BJT （T 2）的电流放大系数为β，输入电阻为r be 。