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 G S 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 G S 4-=（d ）N-DMOSFET ，夹断电压()Off GS V （或也称为开启电压()V V th G S 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===LWth G S ox n VV V A C μμ（a ）当V V V V D S G S 1,5==时，MOSFET 处于非饱和状态()()th G S G S D S V V V -<()()[]()[]mA V V V VI VmA th GS GSWC D D S D S x o n 7.3118.052101.022122=-⨯-⨯⨯=--=μ （b ）当V V V V D S G S 2.1,2==时，()D S th G S G S V V V V ==-2.1，MOSFET 处于临界饱和()()()()mA V V C I V mA th GS GS W ox n D 72.08.02101.022121=-⨯⨯⨯=-⋅=μ （c ）当V V V V DS GS 2.0,5==时，()D S th G S G S V V V V >=-2.4，MOSFET 处于非饱和状态()()()[]()[]mA V V V V C I V m A D S D S th G S G S L W ox n D 82.02.02.08.052101.022212212=-⨯-⨯⨯=--=μ（d ）当V V V D S G S 5==时，()th G S G S D S V V V ->，MOSFET 处于饱和状态 ()()()()mA V V C I VmA th GS GS L W ox n D 82.88.05101.02212212=-⨯⨯⨯=-⋅=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 G S G S 213=-=- 即()th G S G S D S V V V -<，N-EMOSFET 工作于非饱和区 ()()()[]()[]2212211113205.022-⨯-⨯=--=VmA 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 G S G S D S V V V ->，N-EMOSFET 工作于饱和区()()()()2212211305.02-⨯=-=VmA 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 mAV I V o D A50150 当mA I D 10=，V V A 50=时Ω==≈K r mAV I V o D A 51050 （2）当DS V 变化10%时，即%10=∆DSDSV V由于D DI DI DSDSV DS V DDS I V I V or ⋅⋅∆∆∆∆==DS DS V V I V I r V I I V V ADSDD I AV DSDo DSDSDS V DD %2.050%10%10%10=⋅====∴⋅⋅⋅⋅∆∆（对二种情况都一样）或者：由于ADV I D S g =DSI I DDS D V V DS V I DS DS D V I V I V V g I DDADS AD%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 G S S G G S 5.1550-=<-=-=-=，P-EMOSFET 导通()12202.0,08.080--===V C V m A V A L W ox p λμμ （a ）当V V D 4+=时，由于此时()th G S D G G D V V V V V V V <-=-=-=440 P-EMOSFET 处于非饱和状态()()()[]()()()[]221221115.15208.022---+-⨯=--=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 G S G D V V V V V =-=-=5.15.10 P-EMOSFET 处于临界饱和状态()()[]()()[])5.3(02.015.1508.0121212-⨯-+-⨯=+-=V mA DS th GS GS W ox p D V V V C I λμm Am A 5243.007.149.0=⨯=（c ）当V V D 0=时，V V DS 5-=，()V V V V V th G S G S 5.35.15-=+-=-即()th G S G S D S V V V -<，P-EMOSFET 处于饱和状态()()[]()[]()()[]502.015.1508.012212212-⨯-++-⨯=+-=V mA DS th GS GS L W ox p D V V V C I λμ mAmA 539.01.149.0=⨯=（d ）当V V D 5-=时，V V DS 10-=，V V V th G S G S 5.3)(-=- 即()th G S G S D S V V V -<，P-EMOSFET 处于饱和状态()()[]()[]()()[]1002.015.1508.012212122-⨯-++-⨯=+-=V mA DS th GS GS L W ox p D V V V C I λμ m Am A 588.02.149.0=⨯=4-7 已知耗尽型NMOSFET 的μn C ox （W/L ）=2mA/V 2，V GS(th)=－3V ，其栅极和源极接地，求它的工作区域和漏极电流（忽略沟道长度调制效应）。

(a) V D =0.1V ； (b) V D =1V ； (c) V D =3V ； (d) V D =5V ； 解：根据题意0==S G V V ，则0=G S V ，()()V V V V th G S G S 330=--=- （a ）当V V D 1.0=时，V V V V S D D S 1.0=-=＜()th G S G S V V -N-DMOSFET 工作于非饱和区（或三极管区） ()()()[][]2212211.01.032222-⨯⨯⨯=--=V mA DS DS th GS GS L W ox n D V V V V C I μ mA 59.0=（b ）当V V D 1=时，V V V V S D D S 1=-=＜()th G S G S V V -N-DMOSFET 工作于非饱和区()()()[][]2212211132222-⨯⨯⨯=--=V mA DS DS th GS GS L W ox n D V V V V C I μ mA 5=（c ）当V V D 3=时，()th G S G S S D D S V V V V V V -==-=3N-DMOSFET 工作于临界饱和状态，由于忽略沟道长度调制效应，则()()[]()221221322V V V C I VmA th GS GS L W ox n D ⨯=-=μ mA 9=（d ）当V V D 5=时，V V V V S D D S 5=-=＞()th G S G S V V -N-DMOSFET 工作于饱和区，由于忽略沟道长度调制效应，则()()[]()221221322V V V C I VmA th GS GS L W ox n D ⨯⨯=-=μ mA 9=4-8 设计题4-8图所示电路，使漏极电流I D =1mA ，V D =0V ，MOSFET 的V GS(th)=2V ，μn C ox =20μA/V 2，W/L=40。

解：由于()V V V V V V mA I th G S G D D 2,0,0,1====则 Ω===--K R m A V V I V V D DD DD 5105又由于 DS V ＞()th G S G S V V -，MOSFET 处于饱和工作区 且2202.020V m A V A ox n C ==μμ，40=L W 则()()()221th GS GS LW ox n D V V C I -=μ 代入数据得：()22124002.012-⋅⨯⨯=GS V mA V mA()5.2224.012==-V mAmA GS V得58.15.22±=±=-G S V ()V V GS 58.12±=因为V V G S 42.058.12=-=＜()th G S V 不符合题意，舍去 V V GS 58.358.12=+=∴又V V V V V S S G G S 58.3=-=-= 则V V S 58.3-= 得()Ω===----K R mAV I V V S DSSS 42.11558.34-9 题4-9图所示电路，已知μn C ox （W/L ）=200μA /V 2，ＶGS(th)=2V ，ＶA ＝20V 。