浙大版集成电路课后答案.doc

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： 图(a)：增强型N沟道MOS管，VGS(th)3V,IDO3mA；图(b)：增强型P沟道MOS管，VGS(th)-2V,IDO2mA；图(c)：耗尽型型P沟道MOS管，VGS(off)2V,IDSS2mA；图(d)：耗尽型型N沟道MOS管，VGS(off)-3V,IDSS3mA。题1.3.2 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： 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，分别如图1.3.2所示。图1.3.2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：图题1.3.3（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：，计算vGS= -1V和vGS= -3V时相对应的gm值。解： (1) IDSS=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： 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=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解： 在VDS=9V处作一垂直线，与各VGS下的输出特性曲线相交，各交点决定了VGS和ID，从而逐点描绘转移特性曲线，如图1.3.5所示。从转移特性曲线的某一点作切线，可得gm的大小。图1.3.5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。（2） 若vI=8+6sint（V），试画出iD和vO（vDS）的波形。 图题1.3.6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) iD和vO（vDS）的波形如图1.3.6所示。图1.3.6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特性上并交于一点，就可决定I，DS,VGS参数。由图1.3.7可得：IDQ5.8mA，VDSQ6.3V，VGSQ6.3V。图1.3.7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。 图题1.3.8 解：由 求得：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）和题表1.3.9（b）中打“ ”。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)VGS与VDS极性异同耗尽型结 型相反MOS可同可反增强型MOS相 同(2) 题表1.3.9(a) 题表1.3.9(b)VDS极性N沟道+P沟道-题1.3.10 图题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： 因，所以VO=VDS=0.5V，ID=(1.5V-0.5V)/6K0.167mA，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。图题1.3.11解： (1) 当考虑VDS=1V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-0.5V，其它条件不变，重画iD、vDS波形；（4） 为使VGG= -0.5V时，iD、vDS波形不失真，重新选择Rd的数值和静态时的VDSQ。 图题1.3.12解： (1) 图解分析如图1.3.12（a）所示。由图可得：VGSQ=-1V、VDSQ=10V、IDQ=8mA。(2) vs、iD和vDS的波形如图1.3.12（a）所示。(3) 若VGG改为-0.5V，vs、iD和vDS的波形如图1.3.12（b）所示。显然iD和vDS的波形已经出现失真。(4) 为使VGG= -0.5V时，iD、vDS波形不失真，可减小Rd以改变负载线的斜率，可取VDSQ10V，如图1.3.12（b）中的Q所示。所以图1.3.12（a）图1.3.12（b）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： 当VI= 10V，R=10k，Rd=5k时，场效应管工作在可变电阻区上。当VGS=0V、1V、2V、3V时，RDS分别为0.83kW、1kW、1.25kW、1.67kW。而输出电压为所以当VGS=0V、1V、2V、3V时，相应的输出电压分别为3.68V、3.75V、3.84V、4.0V。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1.3.14解：CS、CD、CG放大电路分别如图1.3.14所示。图1.3.14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。 图题1.3.15 解： 图(a)：ID1mA；图(b)：VD11.16V。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： (