X011b习题课解答清华大学电子电路与系统基础

vGS
O
vDS 截止区：vGS<VTH
李国林 电子电路与系统基础
清华大学电子工程系 2013年春季
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• （1）某NMOSFET的过驱动电压为0.5V，其饱和电压为多少？ • （为2多）少该？晶体管的n=2mA/V2，厄利电压为VE=50V，则在VDS=1V时，漏极电流
• （3）其等效电路模型中的源电流为多少？源内阻为多少？
• >=90分 36 • >=80分 84 • >=70分 74 • >=60分 55 • <60分 32
13%
30%
43%
26%
20%
46%
11%
11%
李国林 电子电路与系统基础
清华大学电子工程系 2013年春季
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作业1：NMOS晶体管
• （1）某NMOSFET的过驱动电压为0.5V，其饱 和电压为多少？
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晶体管是电压源的非线性内阻 VG c 源关联参考方向下，DS端口伏
3V
安特性存在位于第一象限的区段，
O
VDD
VD x
可以在此区段向外释放能量
对外等效为恒流源 对外等效为有内阻的戴维南源
0
iD
2
p
VDD vG VTH , p
VDD vD
0.5 VDD vD
50V 0.5mA
100k
iG VGS>VTH
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清华大学电子工程系 2013年春季
ID
ID0 rds
VDS>VDS,sat 5
S
作业2：PMOS晶体管 G
vSG
M
vSD
iG
D
iD
• 画表格，一侧NMOS，一侧PMOS
• （1）画出NMOS、PMOS晶体管电路符号，二端口网络定义 （端口电压、端口电流）
2 p
vSG VTH , p vSD 0.5vS2D
p vSG VTH , p 2 1 pvSD
vSG VTH , p vSG VTH , p ,vDG VTH , p vSG VTH , p ,vDG VTH , p
iD vSD=vSDsat=vSG-VTH
欧姆导通区
vSG>VTH vDG>VTH
• （2）写出NMOS、PMOS晶体管的元件约束方程
• （3）画出伏安特性曲线示意图
• （4）对于图示的PMOS连接，给出二端口网络的元件约束方程， 画出输出端口（有源负载）伏安特性曲线示意图
G
李国林 电子电路与系统基础
S VDD M D
有源负载：可向
iG
iD
外提供能量，具
M
有非线性内阻的
vG
vD 电压源，vG固定则
VDD
可作为NMOS的负
载，vG变化则可实 现PMOS反相功能
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NMOS和PMOS
电路符号 二端口网络定义 元件约束条件
NMOS
D G
S
iD
iG
M
vDS
vGS
0
iD
2n
vGS VTH ,n vDS 0.5vD2S
n vGS VTH ,n 2 1 nvDS
反
S VDD
褶G M
运
D
算
李国林 电子电路与系统基础
IG VG
M VDD
ID VD
y ID
VD= VDD-VSDsat=VG +VTH
0V
1V
VG0
2V
3V
O
有源
VG c
VD
VDD
x
ID f VDD VG ,VDD VD f VDD c,VDD x y
平移、反褶
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恒流导通区
vSG>VTH vDG<VTH
vSG
O
vDS 截止区：vGS<VTH
O
vSD 截止区：vSG<VTH
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函 数G 平
S VSG
M
VSD
IG
D
移
VDD 5V
ID
与
VTH 1V
y ID VSD=VSDsat=VSG-VTH 5V
4V 3V VSG0
VSG c
无源
2V
O
VSD x
ID f VSG ,VSD f c, x y
p vSG VTH , p 2 1 pvSD
vSG VTH , p vSG VTH , p ,vDG VTH , p vSG VTH , p ,vDG VTH , p
S VDD
G M
D
IG VG
M VDD
ID VD
y ID
VD= VDD-VSDsat=VG +VTH
0V
1V
VG0
8
S
VSG
G
M
VSD
IG
D
ID
y ID VSD=VSDsat=VSG-VTH 5V
4V 3V VSG0
VSG c
2V
O
VSD x
晶体管是非线性电阻 关联参考方向下，DS端口伏安 特性全部位于一、三象限，只 能吸收功率而无法释放功率
0
iD
2 p
vSG VTH , p vSD 0.5vS2D
电子电路与系统基础
习题课第十一讲
1、期中考题讲解 2、第九周作业讲解
李国林 清华大学电子工程系
习题课第十一讲 大纲
• 期中考试情况 • 期中考题讲解 • 第九周作业讲解
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期中考试分数情况
• 大班参加考试226人，全年级281人 • 平均分75.8分
Vod VGS VTH 0.5V过驱动电压：只有过驱动，VGS=VTH+Vod，才能有静电荷积累形成的沟道
从VGS这个角度看
VDS ,sat VGS VTH 0.5V
饱和电压：只要VDS>VDS,sat，沟道则夹断，电流呈现饱和特性
从VDS这个角度看
VDS 1V VDS,sat 0.5V 晶体管位于有源区
• （VE=25）0V该，晶则体在管V的DS=1nV=2时m，A/漏V2极，电厄流利为电多压少为？ • （3）其等效电路模型中的源电流为多少？源
内阻为多少？
D G
M S
iD
iG
M
vDS
vGS
iD vDS=vDSsat=vGS-VTH
欧姆导通区
vGS>VTH vGD>VTH
恒流导通区
vGS>VTH vGD<VTH
vGS VTH ,n vGS VTH ,n ,vGD VTH ,n vGS VTH ,n ,vGD VTH ,n
PMOS
S G
vSG
M
vSD
iG
D
iD
iD vDS=vDSsat=vGS-VTH
欧姆导通区 vGS>VTH vGD>VTH
恒流导通区
vGS>VTH vGD<VTH
vGS
0
iD
ID
n VGS
VTH
2
1
VDS VE
2 0.52
1
1 50
0.5 1.02
0.51mA
I D n VGS VTH
2
1
VDS VE
I
D0
1
VDS VE
I D0
VDS VE I D0
I
D0
VDS rds
I D0 n VGS VTH 2 2 0.52 0.5mA
rds
VE I D0