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时间:2019-11-24
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1、4.1简述耗尽型和增强型MOS场效应管结构的区别;对于适当的电压偏置(VDS>0V,VGS>VT),画出P沟道增强型MOS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:耗尽型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VGS产生沟道。随着VSG逐渐增大,栅极下面的衬底表面会积聚越来越多的空穴,当空穴数量达到一定时,栅极下面的衬底表面空穴浓度会超过电子浓度,从而形成了一个“新的P型区”,它连接源区和漏区。如果此时在源极和漏极之
2、间加上一个负电压,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。当一定,而持续增大时,则相应的减小,近漏极端的沟道深度进一步减小,直至,沟道预夹断,进入饱和区。电流不再随的变化而变化,而是一个恒定值。4.2考虑一个N沟道MOSFET,其= 50μA/V2,Vt = 1V,以及W/L = 10。求下列情况下的漏极电流:(1)VGS = 5V且VDS = 1V;(2)VGS = 2V且VDS = 1.2V;(3)VGS = 0.5V且VDS = 0.2V;(4)VGS = VDS = 5V。(1)根据条
3、件,,该场效应管工作在变阻区。=1.75mA(2)根据条件,,该场效应管工作在饱和区。=0.25mA(3)根据条件,该场效应管工作在截止区,(4)根据条件,,该场效应管工作在饱和区=4mA4.3由实验测得两种场效应管具有如图题4.1所示的输出特性曲线,试判断它们的类型,并确定夹断电压或开启电压值。图题4.1图(a)P沟道耗尽型图(b)P沟道增强型4.4一个NMOS晶体管有Vt = 1V。当VGS = 2V时,求得电阻rDS为1kW。为了使rDS = 500W,则VGS为多少?当晶体管的W为原W的二分之一时,求其相应的电阻值。解:由题目可知,该晶
4、体管工作在变阻区,则有当时,代入上式可得则时,当晶体管的W为原W的二分之一时,当VGS = 2V时,当晶体管的W为原W的二分之一时,当VGS = 3V时,4.5(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VGS = 0V时的耗尽区,并简述工作原理。解:(1)(2)4.6用欧姆表的两测试棒分别连接JFET的漏极和源极,测得阻值为R1,然后将红棒(接负电压)同时与栅极相连,发现欧姆表上阻值仍近似为R1,再将黑棒(接正电压)同时与栅极相连,得欧姆表上阻值为R2,且R2>>R1,试确定该场效应管为N沟道还是P沟道。
5、解:时,低阻抗,时,高阻抗,即时导通,所以该管为P沟道JFET。4.7在图题4.2所示电路中,晶体管VT1和VT2有Vt = 1V,工艺互导参数=100μA/V2。假定l = 0,求下列情况下V1、V2和V3的值:(1)(W/L)1 = (W/L)2 = 20;(2)(W/L)1 = 1.5(W/L)2 = 20。图题4.2(1)解:因为(W/L)1 = (W/L)2 = 20;电路左右完全对称,则则有,可得该电路两管工作在饱和区。则有:(2)解:因为(W/L)1 = 1.5(W/L)2 = 20,,同时可求得:则有,,可得该电路两管工作在饱和
6、区。则有:4.8场效应管放大器如图题4.3所示。(W/L)=0.5mA/V2,(1)计算静态工作点Q;(2)求Av、Avs、Ri和Ro。图题4.3解:(1),考虑到放大器应用中,场效应管应工作在饱和区,则有:代入上式可得:解得,,当时场效应管截止。因此,,,,(2),忽略厄尔利效应4.9图题4.4所示电路中FET的,静态时IDQ = 0.64mA,(W/L)=0.5mA/V2求:(1)源极电阻R应选多大?(2)电压放大倍数Av、输入电阻Ri、输出电阻Ro;(3)若C3虚焊开路,则Av、Ri、Ro为多少?图题4.4解:(1)(2),忽略厄尔利效应
7、(3)=1.24.10共源放大电路如图题4.5所示,已知MOSFET的μnCoxW/2L = 0.25mA/V2,,,各电容对信号可视为短路,试求:(1)静态IDQ、VGSQ和VDSQ;(2)Av、Ri和Ro。图题4.5解:(1),考虑到放大器应用中,场效应管应工作在饱和区,则有:代入上式可得:解得,,当时场效应管截止。因此,,,,(2),忽略厄尔利效应4.11对于图题4.6所示的固定偏置电路:(1)用数学方法确定IDQ和VGSQ;(2)求VS、VD、VG的值。图题4.6解:(1)假设该JFET工作在饱和区,则有(2),,4.12对于图题4.7
8、所示的分压偏置电路,VD=9V,求:(1)ID;(2)VS和VDS;(3)VG和VGS。图题4.7,则=-1.48V,则4.13如图题4.8所示,求该
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