集成电子技术基础教程-模电教材习题与习题解答-一篇 3章.pdf

《集成电子技术基础教程-模电教材习题与习题解答-一篇 3章.pdf》由会员分享，可在线阅读，更多相关《集成电子技术基础教程-模电教材习题与习题解答-一篇 3章.pdf（13页珍藏版）》请在淘文阁 - 分享文档赚钱的网站上搜索。

1、第三章场效应晶体管及其电路分析题 1.3.1绝缘栅场效应管漏极特性曲线如图题 1.3.1 （a）（d）所示。（1）说明图（a）（d）曲线对应何种类型的场效应管。（2）根据图中曲线粗略地估计：开启电压 VT、夹断电压 VP和饱和漏极电流 IDSS或 IDO的数值。图题 1.3.1解：解： (1)(a)增强型 N 沟道 MOS 管，VGS(th)3V,IDO3mA；(b)增强型 P 沟道 MOS 管，VGS(th)2V,IDO2mA；(c)耗尽型型 P 沟道 MOS 管，VGS(off)2V,IDSS2mA；(d) 耗尽型型 N 沟道 MOS管，VGS(off)2V,IDSS3mA 。题 1.3.

2、2 场效应管漏极特性曲线同图题 1.3.1 （a）（d）所示。分别画出各种管子对应的转移特性曲线 iD=f（vGS） 。解：解： 在漏极特性上某一 VDS下作一直线，该直线与每条输出特性的交点决定了 VGS和 ID的大小，逐点作出，连接成曲线，就是管子的转移特性了。图题 1.3.3题 1.3.3 图题 1.3.3 所示为场效应管的转移特性曲线。试问：（1）IDSS、VP值为多大？（2）根据给定曲线，估算当 iD=1.5mA 和 iD=3.9mA 时，gm约为多少？（3）根据 gm的定义：gm=diD，计算 vGS= -1V 和 vGS= -3V 时相对应的 gm值。dvGS解：解： (1) I

3、DSS=5.5mA,VGS(off)=-5V;(2) ID=1.5mA 时，gm0.88ms,ID=3.9mA 时，gm1.76ms;(3) VGS=-1V 时，gm0.88ms,VGS=-3V 时，gm1.76ms题 1.3.4 由晶体管特性图示仪测得场效应管 T1和 T2各具有图题 1.3.4 的（a）和（b）所示的输出 特性曲线，试判断它们的类型，并粗略地估计 VP或 VT值，以及 vDS=5V 时的 IDSS或 IDO值。图题 1.3.4解：解：图(a)耗尽型 PMOS 管，VGS(off)=3V;当 VDS=5V 时，IDSS=2mA;图(b) 增强型 PMOS管，VGS(th)=-

4、4V;当 VDS=5V 时，IDO1.8mA 。题 1.3.5 某 MOS场效应的漏极特性如图题 1.3.5 所示。试画出 vDS=9V 时的转移特性曲线，并定性分析跨导 gm与 ID的关系。图题 1.3.5图题 1.3.6解：解： 在 VDS=9V 处作一垂直线，交各 VGS下的输出特性，各交点决定了 VGS和 ID，从而逐点描绘转移特性曲线。从转移特性曲线的某一点作切线，可得 gm 的大小。题 1.3.6 由 MOS管组成的共源电路如图题 1.3.6 所示，其漏极特性曲线同图题 1.3.5 。（1）试分析当 vI=2V 、4V 、8V 、10V 、12V 时，该 MOS管分别处于什么工作区

5、。（2）若 vI=8+6sint（V ） ，试画出 iD和 vO（vDS）的波形。解：解： (1)VI=2V,4V 时，MOS 管工作在截止区；VI=6V,8V 时，MOS 管工作在恒流区(放大区)；VI=10V,12V 时，MOS 管工作在可变电阻区；(2)图略。题 1.3.7 由 N 沟道增强型 MOSFET构成的共源电路如图题 1.3.7 （a）所示，MOS管漏极特性曲线如图（b）所示，试求解该电路的静态工作点 Q （注意图中 VGS=VDS） 。图题 1.3.7解：解： 解题思路为：由VGS=VDS作出场效应管的 I-V特性，将VDS=VDD-IDRd=15-1.5Id负载线方程作在

6、I-V特性上并交于一点，就可决定 I，DS,VGS参数。题 1.3.8 在图题 1.3.8 所示的电路中，设 N 沟道 JFET 的 IDSS =2mA ，VP= -4V。试求 ID和VDS。解：解：由图题 1.3.8VDS= VDDID(Rd+ Re)VGS2ID= IDSS( 1)VGS (off)VGS= IDRs求得：ID= 0. 5mAVGS= 10V题 1.3.9 总结各种类型 FET 的偏置条件：（1）说明场效应管处于可变电阻区，恒流区（放大区）和截止区的主要特征（指 vDS、vGS和 iD） 。（2）为保证工作于放大区，vDS和 vGS的极性应如何设置？在题表 1.3.9 （a

7、）和题表 1.3.9（b）中打“ ”。解：解： (1)可变电阻区：场效应管的沟道尚未预夹断，VDSVGS-VGS(th),ID随 VDS增加而较快增加。恒流区：场效应管的导电沟道被预夹断，VDSVGS-VGS(th),VGSVGS(th),ID基本不随VDS增加而增大。截止区：场效应管的沟道被完全夹断，VGSVGS(th),ID=0,VDS=VDD(注：指增强型 NMOS 管，其它类型只要注意电源极性，同样可以给出)(2)表题 1.3.9-1表题 1.3.9-2VDS极性N 沟道 +P 沟道 -耗尽型VGS与 VDS极性异同结 型相 反MOS可同 可反增强型 MOS相同题 1.3.10 图题

8、1.3.10 （a）所示为 N 沟道场效应管在可变电阻区的输出特性。当要求将其作为压控电阻时，可接成图（b）所示的电路形式。若要求该电路得到1/3 的分压比（VO/VI=1/3） ，应选择多大的 VGG？图题 1.3.10解：解： 因VO1=,所以 V0=VDS=0.5V,VI3ID=(1.5V-0.5V)/6K 0.167mA,由 VDS、ID可从特性曲线上求得 VGG1.0V。题 1.3.11 图题 1.3.11 所示电路中，已知 FET 的 IDSS=2mA ，VP= -2V。（1）求 ID=2mA时 RS的取值范围；（2）求 RS=20k时的 ID值。解：解： (1)当考虑 VDS=1

9、V 时，Rs=09.5k(2)ID1mA题 1.3.12 在图题 1.3.12 （a）所示的放大电路中，设输入信号vS的波形和幅值如图中所示，JET 的特性如图题 1.3.12 （b）所示，试用图解法分析：（1）静态工作点：VGSQ、IDQ、VDSQ；（2）在同一个坐标下，画出 vS、iD和 vDS的波形，并在波形图上标明它们的幅值。（3）若 VGG改为-0.5 V，其它条件不变，重画 iD、vDS波形；（4）为使 VGG= -0.5 V 时，iD、vDS波形不失真，重新选择 Rd的数值和静态时的 VDSQ。解：解：(1) 图解过程：写出输出回路负载方程VDS=VDD-IDRd=20-1.2I

10、D,将该方程作在题1.3.12(b)图的特性曲线上与 VGG=-1V 的输出特性相交于 Q 点，从而求得VGSQ=VGG,VDSQ,IDQ等；(2)在静态点的基础上，画出s,iD和DS的相应波形。图题 1.3.12题 1.3.13由 P 沟道结型场效应管组成的电路和它的漏极特性曲线示于图题 1.3.13（a） 、（b）中。在 VI= -10V ，R=10k ，Rd=5k，VGG分别为 0 V，1V ，2V ，3V 时，求电路输出 VO值各为多大？图题 1.3.13解：解： 在特性曲线上作出输出负载线VDS=VI-15ID分别与 VGS=0V,1V,2V,3V 的输出特性交于一点，决定了此时的

11、ID，再用VO=VI-IDR 求得。题 1.3.14 试用三只电容量足够大的电容器 C1、C2、C3，将图题 1.3.14 所示放大电路分别组成 CS 、CD 和 CG 组态，并在图中标明各偏置电源和电解电容上的极性，以及信号的输入、输出端子。 （在电源前加正、负号，在电解电容正极性端加正号。 ）图题 1.3.15图题 1.3.14解：解：该题的解法与题 1.2.13 类同，请参照 1.2.13 题。题 1.3.15 设图题 1.3.15 所示电路中 FET 的 IDSS =2mA ，VP= - 4V，试计算标明在各电路中的电压或电流的大小。解：解：图(a)ID1mA 图(b)VD11.16V

12、。题1.3.16 在图题1.3.16 所示的FET 基本放大电路中， 设耗尽型FET 的IDSS =2mA ， VP= - 4V；增强型 FET 的 VT=2V ，IDO=2mA 。（1）计算各电路的静态工作点；（2）画出交流通路并说明各放大电路的组态。图题 1.3.16解：解： (1)图(a):IDQ0.5mA，VGSQ=-2V,VDSQ3.8V;图(b):IDQ0.76mA，VGSQ-1.5V,VDSQ8.5V;图(c):IDQ0.25mA，VGSQ=2.8V,VDSQ13V;(2) 在画交流通路时，将电路图中的电容器，电源画成短路即可图(a) 为共源极放大电路(CS)；第三章场效应晶体管

13、及其电路分析题 1.3.1绝缘栅场效应管漏极特性曲线如图题 1.3.1 （a）（d）所示。（3）说明图（a）（d）曲线对应何种类型的场效应管。（4）根据图中曲线粗略地估计：开启电压 VT、夹断电压 VP和饱和漏极电流 IDSS或 IDO的数值。图题 1.3.1解：解： (1)(a)增强型 N 沟道 MOS 管，VGS(th)3V,IDO3mA；(b)增强型 P 沟道 MOS 管，VGS(th)2V,IDO2mA；(c)耗尽型型 P 沟道 MOS 管，VGS(off)2V,IDSS2mA；(d) 耗尽型型 N 沟道 MOS管，VGS(off)2V,IDSS3mA 。题 1.3.2 场效应管漏极特

14、性曲线同图题 1.3.1 （a）（d）所示。分别画出各种管子对应的转移特性曲线 iD=f（vGS） 。解：解： 在漏极特性上某一 VDS下作一直线，该直线与每条输出特性的交点决定了 VGS和 ID的大小，逐点作出，连接成曲线，就是管子的转移特性了。图题 1.3.3题 1.3.3 图题 1.3.3 所示为场效应管的转移特性曲线。试问：（4）IDSS、VP值为多大？（5）根据给定曲线，估算当 iD=1.5mA 和 iD=3.9mA 时，gm约为多少？（6）根据 gm的定义：gm=diD，计算 vGS= -1V 和 vGS= -3V 时相对应的 gm值。dvGS解：解： (1) IDSS=5.5mA

15、,VGS(off)=-5V;(2) ID=1.5mA 时，gm0.88ms,ID=3.9mA 时，gm1.76ms;(3) VGS=-1V 时，gm0.88ms,VGS=-3V 时，gm1.76ms题 1.3.4 由晶体管特性图示仪测得场效应管 T1和 T2各具有图题 1.3.4 的（a）和（b）所示的输出 特性曲线，试判断它们的类型，并粗略地估计 VP或 VT值，以及 vDS=5V 时的 IDSS或 IDO值。图题 1.3.4解：解：图(a)耗尽型 PMOS 管，VGS(off)=3V;当 VDS=5V 时，IDSS=2mA;图(b) 增强型 PMOS管，VGS(th)=-4V;当 VDS=

16、5V 时，IDO1.8mA 。题 1.3.5 某 MOS场效应的漏极特性如图题 1.3.5 所示。试画出 vDS=9V 时的转移特性曲线，并定性分析跨导 gm与 ID的关系。图题 1.3.5图题 1.3.6解：解： 在 VDS=9V 处作一垂直线，交各 VGS下的输出特性，各交点决定了 VGS和 ID，从而逐点描绘转移特性曲线。从转移特性曲线的某一点作切线，可得 gm 的大小。题 1.3.6 由 MOS管组成的共源电路如图题 1.3.6 所示，其漏极特性曲线同图题 1.3.5 。（3）试分析当 vI=2V 、4V 、8V 、10V 、12V 时，该 MOS管分别处于什么工作区。（4）若 vI=

17、8+6sint（V ） ，试画出 iD和 vO（vDS）的波形。解：解： (1)VI=2V,4V 时，MOS 管工作在截止区；VI=6V,8V 时，MOS 管工作在恒流区(放大区)；VI=10V,12V 时，MOS 管工作在可变电阻区；(2)图略。题 1.3.7 由 N 沟道增强型 MOSFET构成的共源电路如图题 1.3.7 （a）所示，MOS管漏极特性曲线如图（b）所示，试求解该电路的静态工作点 Q （注意图中 VGS=VDS） 。图题 1.3.7解：解： 解题思路为：由VGS=VDS作出场效应管的 I-V特性，将VDS=VDD-IDRd=15-1.5Id负载线方程作在 I-V特性上并交于

18、一点，就可决定 I，DS,VGS参数。题 1.3.8 在图题 1.3.8 所示的电路中，设 N 沟道 JFET 的 IDSS =2mA ，VP= -4V。试求 ID和VDS。解：解：由图题 1.3.8VDS= VDDID(Rd+ Re)VGS2ID= IDSS( 1)VGS (off)VGS= IDRs求得：ID= 0. 5mAVGS= 10V题 1.3.9 总结各种类型 FET 的偏置条件：（3）说明场效应管处于可变电阻区，恒流区（放大区）和截止区的主要特征（指 vDS、vGS和 iD） 。（4）为保证工作于放大区，vDS和 vGS的极性应如何设置？在题表 1.3.9 （a）和题表 1.3.

19、9（b）中打“ ”。解：解： (1)可变电阻区：场效应管的沟道尚未预夹断，VDSVGS-VGS(th),ID随 VDS增加而较快增加。恒流区：场效应管的导电沟道被预夹断，VDSVGS-VGS(th),VGSVGS(th),ID基本不随VDS增加而增大。截止区：场效应管的沟道被完全夹断，VGSVGS(th),ID=0,VDS=VDD(注：指增强型 NMOS 管，其它类型只要注意电源极性，同样可以给出)(2)表题 1.3.9-1表题 1.3.9-2VDS极性N 沟道 +P 沟道 -耗尽型VGS与 VDS极性异同结 型相 反MOS可同 可反增强型 MOS相同题 1.3.10 图题 1.3.10 （a

20、）所示为 N 沟道场效应管在可变电阻区的输出特性。当要求将其作为压控电阻时，可接成图（b）所示的电路形式。若要求该电路得到1/3 的分压比（VO/VI=1/3） ，应选择多大的 VGG？图题 1.3.10解：解： 因VO1=,所以 V0=VDS=0.5V,VI3ID=(1.5V-0.5V)/6K 0.167mA,由 VDS、ID可从特性曲线上求得 VGG1.0V。题 1.3.11 图题 1.3.11 所示电路中，已知 FET 的 IDSS=2mA ，VP= -2V。（3）求 ID=2mA时 RS的取值范围；（4）求 RS=20k时的 ID值。解：解： (1)当考虑 VDS=1V 时，Rs=09

21、.5k(2)ID1mA题 1.3.12 在图题 1.3.12 （a）所示的放大电路中，设输入信号vS的波形和幅值如图中所示，JET 的特性如图题 1.3.12 （b）所示，试用图解法分析：（5）静态工作点：VGSQ、IDQ、VDSQ；（6）在同一个坐标下，画出 vS、iD和 vDS的波形，并在波形图上标明它们的幅值。（7）若 VGG改为-0.5 V，其它条件不变，重画 iD、vDS波形；（8）为使 VGG= -0.5 V 时，iD、vDS波形不失真，重新选择 Rd的数值和静态时的 VDSQ。解：解：(1) 图解过程：写出输出回路负载方程VDS=VDD-IDRd=20-1.2ID,将该方程作在题

22、1.3.12(b)图的特性曲线上与 VGG=-1V 的输出特性相交于 Q 点，从而求得VGSQ=VGG,VDSQ,IDQ等；(2)在静态点的基础上，画出s,iD和DS的相应波形。图题 1.3.12题 1.3.13由 P 沟道结型场效应管组成的电路和它的漏极特性曲线示于图题 1.3.13（a） 、（b）中。在 VI= -10V ，R=10k ，Rd=5k，VGG分别为 0 V，1V ，2V ，3V 时，求电路输出 VO值各为多大？图题 1.3.13解：解： 在特性曲线上作出输出负载线VDS=VI-15ID分别与 VGS=0V,1V,2V,3V 的输出特性交于一点，决定了此时的 ID，再用VO=V

23、I-IDR 求得。题 1.3.14 试用三只电容量足够大的电容器 C1、C2、C3，将图题 1.3.14 所示放大电路分别组成 CS 、CD 和 CG 组态，并在图中标明各偏置电源和电解电容上的极性，以及信号的输入、输出端子。 （在电源前加正、负号，在电解电容正极性端加正号。 ）图题 1.3.15图题 1.3.14解：解：该题的解法与题 1.2.13 类同，请参照 1.2.13 题。题 1.3.15 设图题 1.3.15 所示电路中 FET 的 IDSS =2mA ，VP= - 4V，试计算标明在各电路中的电压或电流的大小。解：解：图(a)ID1mA 图(b)VD11.16V。题1.3.16

24、在图题1.3.16 所示的FET 基本放大电路中， 设耗尽型FET 的IDSS =2mA ， VP= - 4V；增强型 FET 的 VT=2V ，IDO=2mA 。（3）计算各电路的静态工作点；（4）画出交流通路并说明各放大电路的组态。图题 1.3.16解：解： (1)图(a):IDQ0.5mA，VGSQ=-2V,VDSQ3.8V;图(b):IDQ0.76mA，VGSQ-1.5V,VDSQ8.5V;图(c):IDQ0.25mA，VGSQ=2.8V,VDSQ13V;(2) 在画交流通路时，将电路图中的电容器，电源画成短路即可图(a) 为共源极放大电路(CS)；图(b)为共漏极放大电路(CD)；图(c) 为共源极放大电路(CS)。