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模拟电子电路基础答案第四章答案

简述耗尽型和增强型HOS场效应管结构的区别:对于适当的电压偏置(Es>OV,仏>%), 画出P沟道增强型HOS场效应管,简要说明沟道、电流方向和产生的耗尽区,并简述工作原理。

解:耗尽熨场效应管在制造过程中预先在衬底的顶部形成了一个沟道,连通了源区和漏区,也就是说,耗尽型场效应管不用外加电压产生沟道。

而增强型场效应管需要外加电压入产生沟道。

氧化层源极(S稠极(G) /涌极(D)甘底WB)(a)随着役逐渐增人,栅极下面的衬底农闻会积聚越来越多的空穴,当空穴数量达到•定时, 栅极下闻的衬底农闻空穴浓度会超过电犷浓度,从而形成了•个''新的P型区”,它连接源区和漏区。

如果此时在源极和漏极之间加上•个负电压bs,那么空穴就会沿着新的P型区定向地从源区向漏区移动,从而形成电流,把该电流称为漏极电流,记为当咲•定,而l,SD持续增人时,则相应的1&;减小,近漏极端的沟道深度进-步减小,直至沟道预夹断,进入饱和区。

电流咕不再随的变化而变化,而是•个恒定值。

考虑•个N沟道MOSFET,其监二50 u A/V\ K = IV,以及疗Z = 10。

求下列情况下的漏极电流:(1)Ks = 5V且仏二IV:(2)= 2V 且仏二:(3)Vis = J L =:(4)Ks = ^ = 5Vo(1)根据条件v GS^V;, v DS<(v GS-V,),该场效应管工作在变阻区。

Z D = K 7;[(V GS _V t)V DS - | V DS =(2)根据条件v GS^V;, v IJS>(y GS-V l),该场效应管工作在饱和区。

(3)根据条件该场效应管工作在截止区,咕=0(4)根据条件匕2«,%>(沧一«),该场效应管工作在饱和区B =4;学(心 -%)SmA由实验测得两种场效应管具有如图题所示的输出特性曲线,试判断它们的类型,并确宦夹断电压或开启电压值。

图(a ) P 沟道耗尽型 图(b ) P 沟道增强型•个NMOS 晶体管有K = IV 。

当沧二2V 时,求得电阻氏为lk 。

为了使IDS = 500 , 则吃为多少当晶体管的护为原护的二分之-时,求其相应的电阻值。

解:由题目可知,该晶体管工作在变阻区,则有当Gs=im 时,代入上式可得总岁=1机4//当晶体管的"•为原"•的二分之•时,当沧二2V 时,张=2*0 当晶体管的"•为原伊的二分之•时,当沧二3V 时,仏=g(1)画出P 沟道结型场效应管的基本结构。

(2)漏极和源极之间加上适当的偏置,画出匕=0V 时的耗尽区,并简述工作原理。

解:(1)图题则时,o.5m = ^(v GS -V l ) = 2V^v GS =3V⑵D用欧姆农的两测试棒分别连接JFET的漏极和源极,测得阻值为&然后将红棒(接负电压)同时与柵极相连,发现欧姆农上阻值仍近似为氏,再将黑棒(接正电压)同时与柵极相连, 得欧姆农上阻值为足,且足>> 氏,试确定该场效应管为N沟道还是P沟道。

解:v GS< 0时,低阻抗,匕>0时,高阻抗,即临<0时导通,所以该管为P沟道JFET。

在图题所示电路中,晶体管门\和皿有K = IV,工艺互导参数^=100uA/V\假定=0,求下列情况下%、%和%的值:(1)(妙0 = (*7£)2 = 20:(2)(妙6 = (»7L)z = 20o+5V竹------ --------------- 卩2------- _VT( VT: || ----------------- \\O KHH I A图题(1)解:因为(砂小=WL)z = 20;电路左右完全对称,贝iJI Dl=/D2=5O//^ 则有% =匕=5V-7ni x20m = 4V^■■V GD=-4V<V I ,可得该电路两管工作在饱和区。

则有:/°=$件(%-乍叫=】.22"・・.匕=匕=-1.22V(2)解:因为(»/£):=(疗£),二20,・・.* = 1・5,同时/刖+/小=100“人可求得:/D1 = 60/M, I D2 = 40//A则有% =5V-/D1x20m = 3.8V, =5V-/D2x20m = 4.2V・・・匕刖=-3・8V <匕,•/ V GD2 = -4.2V < V;可得该电路两管工作在饱和区。

则有: 心=4;=匕s = 1245U•・.匕=匕=一1.245"场效应管放大器如图题所示。

k\(^£)=V2, V;=2V(1)计算静态工作点0;(2)求从、山、凡和爪。

"on(♦阳卄島2tn心(-仞图题解:(1)叫=0,・•・% =-叫=18-皿=18-2/° 考虑到放人器应用中,场效应管应工作在饱和区,则有:代入上式可得:/;-17/D+64 = 0解得d=ll・35mA, /D2= 5.65mA,当/D1 =11.35mA时场效应管截止。

因止匕, /D =/D2 = 5.65mA , % =18 — 11・3 = 6・7V , = 18-2x5.65 = 6.7V\/^= 6.7-(-6.7) = 13.4V(2)弘三許=脣=2・4〃”,忽略厄尔利效应*ov 4 /心=碁=-几(心//心)=-4.36K = ¥ =他=ioos 宀晟—.96R。

乳= 2kQ.图题所示电路中FET的«=1V,静态时厶二,V (疗Z)用求:(1)源极电阻斤应选多人(2)电压放人倍数凡、输入电阻止、输岀电阻凡:(3)若G虚焊开路,则4、&、丘为多少图题解:(1) ^ = 18x 2rao =+6Vb =#;*(%-X r =>%= 2.6V叫=匕一% =2・4VR = A = 3.75SIDQ21(2) 弘三严= °・8〃心忽略厄尔利效应*ov4 = J = -gm (R D //RL ) = -4.8vK =丄=&; + (loom|| 2OORG)彩 1OMChR° a R° = 10kQ (3) 人=土 = 一几(“/严)=v l1+g"K = 2 = &;+(ioogi2oogMOMcr iR Q 2 R D = 10kQ共源放人电路如图题所示,己知MOSFET 的P312L = V\ %=2V,心=80kQ ,各电 容对信号可视为短路,试求:(1) 静态屁&和◎(2) 儿、氏和屁解:(1)叫=0, ••・% =-匕=30-朋• =30-2/° 考虑到放人器应用中,场效应管应工作在饱和区,则有:GIFIWH8V>代入上式可得:水-29山+196 = 0解得/Dl =18.25niA, /D2 = 10.75nV\ ,当 Z DI = 18.25mA 时场效应管截止。

因此,I D = /D2 = 10.75nVk , %=30-2H0・75 = 8・5V , 岭=30-2x10.75 = 8.5V , %=8・5—(一8・5) = 17Uv尽=土 =他=1MGR° ® R° = 2kQ.对于图题所示的固定偏置电路:(1) 用数学方法确定A 和(2) 求%、%、比的值。

图题解:⑴%=-3V假设该JFET 匸作在饱和区,则有/D = /DSS |1-器|*=1.1〃S (2)匕=0V , V p =16-2.2x//? = 13.58V , 匕=-3V对于图题所示的分压偏置电路,%=9V,求:(1) 厶;(2) %和(3) %和心 2/ ⑵弘三許=辱=3琢,忽略厄尔利效应可_ 1 + &討 =0.87I6V'V 7T则匕s =匕 一% = 2」6 — I• 1 匚=,贝IJ^=1.1/D =3.64V % =匕一匕=(20—2.2/D )-3.64 =9.07V = 20x 110 110 +%叫一%=2.16 — 1.% => I D =3.3\mA 或8.01m4(舍去)9-1120-V |[j2.2kn 加 —»匚A»s»IOmAp\2-15V|JlJkQ=2.16V ,如图题所示,求该放人器电路的小信号电压增益、输入电阻和最人允许输入信号。

该晶体 管有K = , kg ⑴# K = 50A 。

假定耦合电容足够大使得在所关注的信号频率上相当于短 路。

图题解:等效电路如图所示%=乙=% = 15-10/°=#厝(%_叮 * =1 06曲或1・72机4(舍去) 则 V GS =V D =^4V2/g 刖尹= 0.725林v ovW R G = 10MQ ,其上的交流电流可以忽略,则入=才=一舫(M 心/程)=一3・3为了计算输入电阻,先考虑输入电流(此处也可用密勒定理),R =2 = ^ = 2・33MG I } 4.3最人允许输入信号需根据场效应管工作在饱和区条件来确定, 即 V DS — V GS —% 9 即 'Wnw = V GS (ma.v )%_人%=鸟+忙匕=>岭=0・刖考虑图题所示的FET 放人器,其中,K = 2V, (#;a )=lmA/V% Ks = 4V, = 10V >以 及心。

(1) 求直流分量厶和%:(2) 计算偏置点处的和值:(3) 计算电压增益值乩:(4) 如果该MOSFET 有 二S 求偏置点处的(以及计算源电压增益凡,V O图题解:(1) =#;¥(%-«) =2mA 则“% 一皿=2・W(3) 代=# = _gm 心=一7・2 (4) /• =^- = 50mX/DR如=7T 汰;人=一几(心〃叮"2图题所示为分压式偏置电路,该晶体管有K = IV, k ; (/!/£) =2mA/V\如果K = 100V,求佥和皿假设对于信号频率所有的电容相当于短路,湎出该放人器完整的小信号等效电路: 求丘、兄、以及vj r 51g o+ I5V5Mtl£图题解:(1)假设该电路工作在饱和区,则有匕是= +5V, %= —5-%则%=冬一叫=5-3心=2卩⑵= 2ms=Ik = loom(2)弘三卜=方必vov(1) (2) (3)(4)I0MI27.5kQo v o乩.L10MQce 坯.—CU - 0_II_o-8 ~~lhlOkflriM⑷ 尺=A = Rm / /心2 =心=3.33MGI-VR 。

"=://心=100£G//7・5kG = 7Mzt ^=oR\=8人=严=—=—gm (r o //R D ///?L ) = -8.2i "gsGv=^= A=_忌旣 gm 也 / /心 / /他)=2.03设计图题所示P 沟道EM0SFET 电路中的&、屁要求器件工作在饱和区,且厶二,仏二-, 匕=2V 。

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