模电第四版第四章4
或
gm2IDS(V S 1PvVG PS)（ V 当 PvGS0时）
④ 输出电阻rd：
rd
vDS iD
VGS
3. 4.1 结型
场效应管
主要参数
⑤ 直流输入电阻RGS： 对于结型场效应三极管，反偏时RGS约大于107Ω。
§4.1 MOS场效应管
MOS场效应管分类 增强型MOS场效应管 耗尽型MOS场效应管
当UGS=0V时，漏源之间相当两个背靠背的PN结，无论
UDS之间加上电压不会在D、S间形成电流ID,即ID≈0.
开始无导电沟道，
UDS
当UGS较小当时在，UG虽S然UT在时P才型形衬 底表面形成成沟一道层,这耗种尽类层型，的但管负 离子不能子导称电为。增强型MOS管
UGS
ID
++++ + +++
当UGS=UT时, 在P型衬底表 面形成一层电子层，形成N型
N沟道增强型MOS场效应管特性曲线
输出特性曲线
2. 恒流区：
该区内，UGS一定，ID基本不随UDS变化而变
3.击穿区：
UDS 增加到某一值时，ID(mA) ID开始剧增而出现击穿。
当UDS 增加到某一临界 值时，ID开始剧增时UDS 称为漏源击穿电压。
UGS=6V UGS=4V
UGS=5V
UGS=3V UGS=UT=3V
N沟道 （耗尽型） P沟道
增强型
N沟道
MOSFET
P沟道
(IGFET) 绝缘栅型
耗尽型
N沟道 P沟道
4.1 结型场效应管
4.1.1 JFET的结构和工作原理
• 结构 • 工作原理
4.1.2 JFET的特性曲线及参数
• 输出特性 • 转移特性 • 主要参数
4.1 结型 场效应管
4.1.1 JFET的结构和工作原理
UGS(V)
4.4 场效应管放大电路
4.4.1 FET的直流偏置及静态分析 • 直流偏置电路 • 静态工作点
4.4.2 FET放大电路的小信号模型分析法 • FET小信号模型 • 动态指标分析 • 三种基本放大电路的性能比较
4.4.1 FET的直流偏置电路及静态分析
1. 直流偏置电路
（1）自偏压电路
种组态放大器的分析方法及性能比较。
难点：结型和绝缘栅型场效应管的结构和工作原
理
4 场效应管放大电 路 4.1 结型场效应管
4.4 场效应管放大电路
4 场效应管放大电 耗尽型：场效应管没有加偏置电压时，就有导电沟道存在
增强型：场效应管没有加偏置电压时，没有导电沟道
路
分类：
FET 场效应管
JFET 结型
3. 4.1 结型
场效应管
主要参数
① 夹断电压VP (或VGS(off))： 漏极电流约为零时的VGS值 。
② 饱和漏极电流IDSS： VGS=0时对应的漏极电流。
பைடு நூலகம்
③ 低频跨导gm： 低频跨导反映了vGS对iD的控制作用。gm
可以在转移特性曲线上求得，单位是mS(毫西门子)。
gm
iD vGS
VDS
导电沟道，在UDS的作用下形 成ID。
反型层
----
当UGS>UT时, 沟道加厚，沟道电阻减少，在相同UDS的作 用下，ID将进一步增加
增强型MOS管
N沟道增强型MOS场效应管特性曲线
输出特性曲线
UGS一定时， ID与UDS的变化曲线，是一族曲线
ID=f(UDS)UGS=C
1.可变电阻区：
ID与UDS的关系近线性
ID≈ 2K(UGS-UT)UDS
Ron
dUDS dID
dUGS0
ID(mA) 当因U此G称S变之化为时可，U变GRS电=O6NV阻将区随之变化 当UGS一定时，RON近似为U一GS常=5V数
1 1
因此又称之为U恒GS阻=4V区 UGS=3V
UGSUT 2K
UGS=UT=3V
UGS(V)
增强型MOS管
当当VVGGPSS=＜<0V0时G时S，<0V时DS， 导I电D 沟 P道N更G结容、反易D偏间夹P断N耗，结对尽的于层反同加向样厚电 压 耗 从继的的增尽上沟续值VVD加层至道变要SGS，，加下变窄小继使宽呈I窄。续D的靠，楔。减值近沟形小比漏道分，V极变布沟G处窄。S道=的，0时 时夹在的，断预当栅当V在。夹GV源沟D紧D断=电S道V靠增处压G夹漏加SV-断极到VGDS时处使称S =，出V为VG对P现夹D=应预断VP 此电时压VVDSP （或夹VG断S(区off)延）长。 对于沟N道沟电道阻的JFEITD基，本VP不<0变。
# 为什么JFET的输入电阻比BJT高得多？
4.1 结型 场效应管
4.1.2 JFET的特性曲线及参数
1. 输出特性 2. 转移特性
iD f(vDS)vGSconst.
iD f(vGS)vDSconst. iDID(S 1 Sv V G P)S 2
(V PvG S0)
VP
# JFET有正常放大作用时，沟道处于什么状态？
（2）分压式自偏压电路
vGS
vGS = - iDR
VGS V G VS
4.1 结型 场效应管
综上分析可知
• 沟道中只有一种类型的多数载流子参与导电， 所以场效应管也称为单极型三极管。
• JFET栅极与沟道间的PN结是反向偏置的，因
此iG0，输入电阻很高。
• JFET是电压控制电流器件，iD受vGS控制 • 预夹断前iD与vDS呈近似线性关系；预夹断后，
iD趋于饱和。
1. 结构
栅极，用G 源极，用S或s表示或g表示
漏极，用 D或d表示
N型导电沟道 符号
PP型型区区 # 符号中的箭头方向表示什么？
4.1.1 JFET的结构和工作原理
1. 结构
D
P
G
N
P
S
D G
S
2. 工作原理 4.1 结型
场效应管
（以N沟道JFET为例）
① ②③ VVGDGSS对和沟VD道S同的时控作制用作时用
考试安排：（模拟电子）
2007年1月5日 下午：2：00---4：00
序号 1—80
2---- 302
序号 81—160 2---- 303
答疑时间：2007年1月4日
9：00----11：00 地点：2--201
4 场效应管放大电 重点路难点
重点：共源（CS）、共栅（CG）、共漏（CD）三
MOS场效应管
N沟道增强型的MOS管 P沟道增强型的MOS管 N沟道耗尽型的MOS管 P沟道耗尽型的MOS管
增强型MOS场效应管
N沟道增强源极型SM→OS发场射栅效极应EG→管漏基结绝极极电缘构DB极层→——集金氧电属化极物C
基体—半导体 因此称之为MOS管
衬底B
N沟道增强型MOS场效应管工作原理 增强型MOS管
电子课件 电子电路基础(第四版)第四章
积分运算电路
第四章 集成运算放大器的应用
设电容C上初始电压为零，当输入阶跃信号时输出电压波形如图 a所示，当输入方波信号时输出电压波形如b所示。
积分运算电路输入、输出波形
a)输入阶跃信号 b)输入方波信号 c)输入、输出信号实测波形
4. 共模抑制比KCMR 开环差模电压放大倍数与闭环共模电压放大倍数之比的绝对值。 因为集成运放的共模抑制比数值很大，故通常用分贝表示。即
5. 最大输出电压UOPP 集成运放在空载情况下，最大不失真输出电压的峰—峰值。 6. 最大差模输入电压UIDM 集成运放两个输入端之间所能承受的最大差模输入电压。
又因为理想集成运放输入电阻ri→∞,所以两个输入端输入电流也 均为零,即iP = iN = 0，这一特性称为“虚断”。
第四章 集成运算放大器的应用
四、集成运放组成的两种基本放大器
1. 反相放大器 (反相比例运算放大器)
反相放大器
第四章 集成运算放大器的应用
放大器的电压放大倍数为 式中，负号表示uo与ui反相，故称为反相放大器。又由于uo与ui 成 比例关系，故又称反相比例运算放大器。若取Rf = R1 = R，则比例系 数为–1，电路便成为反相器。
取决于电阻R和电容C乘积的大小(τ=RC称为时间常数)。
第四章 集成运算放大器的应用
电容两端的电压uC流过电容的电流iC之间存在积分的关系， 即 它反映了uC在输入脉冲宽度时间内的累积变化情况。
第四章 集成运算放大器的应用
积分电路及其波形
a)原理电路 b)输入、输出信号波形
第四章 集成运算放大器的应用
图中，同相输入端所接电阻R′ 必须满足平衡要求，取R′ =R1 ∥R2 ∥R3 ∥Rf。
模拟电子电路4-4
电路仿真
4.5.4 MOS输出级电路 1 . MOS源极输出电路
其中VT1为共漏极放大管或称源极跟随器， VT2漏极与栅极间短路，相当有源负载。 ubs1= uds1= -uo，ubs2=0，ugs2= uds2=uo，于是低 频小信号微变等效电路如图（ b ）所示。小信号 电压增益可以表示为
休息1 休息2 返回
（3） 直流电源供给的功率PE
电源 EC（或 EE）供给电流的平均值 I om 1 T 1 U om I ic t dt 0 T RL 而两个电源供给的总平均电流为 2 I
所以
而:
电源供给的最大功率为： PE m a x 2Im a E x C 1 U om max 1 EC I max RL RL
（2）工作原理
ui
ui1
ui2 iC1 iC2 iL
电路仿真
休息1 休息2 返回
2 单电源互补推挽功放
只使用一个电源EC的NPN—PNP互补 推挽功放，简称OTL功放。 VT1、R1 、R2和Rc 、Re为前置放大 器； R 、VD1、VD2为VT2和VT3基极提 供偏置。 负载RL串联的大电容C具有隔直功能， 静态时C被充电至EC／2。 当输入信号时，由于大电容C上的电 压维持EC／2不变，使得VT2和VT3的CE 回路的等效电源都是EC／2 。 OTL功放电源供电的物理过程是：VT3 导通时，C经VT3和RL回路放电形成电流ic3， 电容储能减小；VT2导通时EC供电，形成回 路电流ic2，同时对电容C充电储能；流过RL 的电流应该是ic2与ic3的合成。
《模拟电子技术基础》(第四版)_第4章
代替RE，抑制共模干扰 效果好，KCMR大。
T3
T4
+VCC
I BQ1 I BQ 2 ICQ1 ICQ 2
ICQ3
ICQ1
2 I BQ 3 ICQ2
T1 T2 IE
ICQ4
RL
IO
Uo
ICQ3 ICQ1
ICQ 4 ICQ3
I O I CQ 4 I CQ 2 I CQ 3 I CQ1 I CQ1 I CQ1 0
id1 gm1ugs1
uo io RL 2id1RL 2 gm1ugs1RL
uo 2 gm1ugs1RL Au gm1RL uid 2ugs1
ii ib 2
作业:4.8
ic 2 i c3
ic5
ic 6
RL
io ic 6 ic3 ic5 ic 2 ic 2 ic 2
转移特性
Rid
FET1
+ VCC
ib1
T1
ie1 ic1
RE
T2
Rod rce 2 // rds 4
FET2
ui1
ic 2
io
id 4 FET4
ui 2
+
id1
FET3
id 3
RL
uo
-
io id 4 ic 2 id 3 ic1 ic1 ic1 2 ib1
B2
B3
•
C3
rce1
rce2 Ib2
Uo
• •
Ib3
•
3Ib3Байду номын сангаас
R
•
Ui rbe1
•
模电(第四版)习题解答
模拟电子技术基础第四版清华大学电子学教研组编童诗白华成英主编自测题与习题解答目录第1章常用半导体器件 (3)第2章基本放大电路 (14)第3章多级放大电路 (31)第4章集成运算放大电路 (41)第5章放大电路的频率响应 (50)第6章放大电路中的反馈 (60)第7章信号的运算和处理 (74)第8章波形的发生和信号的转换 (90)第9章功率放大电路 (114)第10章直流电源 (126)第1章常用半导体器件自测题一、 判断下列说法是否正确，用伙”和 V”表示判断结果填入空内。
(1) 在N 型半导体中如果掺入足够量的三价元素，可将其改型为 P 型半导体。
(V )(2) 因为N 型半导体的多子是自由电子，所以它带负电。
(X )(3) PN 结在无光照、无外加电压时，结电流为零。
(V )(4) 处于放大状态的晶体管，集电极电流是多子漂移运动形成的。
(X )(5) 结型场效应管外加的栅一源电压应使栅一源间的耗尽层承受反向电压， 才能保证其R GS 大的特点。
(V )⑹若耗尽型N 沟道MOS 管的U GS 大于零，则其输入电阻会明显变小。
(X )二、 选择正确答案填入空内。
(1) PN 结加正向电压时，空间电荷区将A 。
A.变窄B.基本不变C.变宽 (2) 稳压管的稳压区是其工作在C 。
A.正向导通B.反向截止C.反向击穿(3) 当晶体管工作在放大区时，发射结电压和集电结电压应为B 。
A.前者反偏、后者也反偏B.前者正偏、后者反偏C.前者正偏、后者也正偏(4) U GS =0V 时，能够工作在恒流区的场效应管有A 、C 。
A.结型管B.增强型MOS 管C.耗尽型MOS 管三、 写出图TI.3所示各电路的输出电压值，设二极管导通电压U D =0.7V 。
图 T1.3解：U oi =1.3V, U O 2=0V, U O 3=-1.3V, U O 4=2V, U O 5=1.3V, U O 6=-2V 。
模电第四章答案
第四章习题解答4-1如题4-1图所示MOSFE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 GSM2V（b）P-DMOSFET，夹断电压V Gsoff （或统称为开启电压V GS Q 2V（c）P-EMOSFET，开启电压V Gsth 4V（d）N-DMOSFET，夹断电压V GS Off （或也称为开启电压V GS Q4V4-2 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，i D的实际方向为从漏极流出。
（b）N-DMOSFET，i°的实际方向为从漏极流进。
（c）P-DMOSFET，i D的实际方向为从漏极流出。
（d）N-EMOSFET, i D的实际方向为从漏极流进。
4-3 已知N 沟道EMOSFET 的卩n C ox=100y A/V2，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n C ox 100 A/V2, V GSth 0.8V W L 10（a）当V GS 5V,V DS 1V 时，MOSFET 处于非饱和状态V°s V GS V GS thI D /2V GS V Gsth V DS V2DS今0.1mA V2 102 5 0.8 1 12 3.7mA（b）当V GS2V,V DS 1.2V 时，J S V GS th 1-2V V DS，MOSFET 处于临界饱和I D i n C ox ¥V GS V GS th 弓0.1叫 2 10 2 0.8 20.72mA（c）当V GS5V,V DS0.2V 时，% V GS th 4.2V V DS，MOSFET 处于I D ； nC oxWL 2V GSV GS th J SV DS4 0.1mA V 2 1025 0.80.2 0.220.82mA(d )当 V GSV DS5V 时,V DSV GSV GS th,MOSFET 处于饱和状态1nC oxWV GS V GS th20.1mA v 2 105 0.8 2 8.82mA4-4 N 沟道 EMOSFET 的 V GS(th)=1V ，卩 n C ox (W/L ) =0.05mA/V 2，V GS =3V 。
模电-童诗白(第四版)课后题全解
模拟电子技术（第四版）童诗白课后习题答案第一章 半导体基础知识自测题一、（1）√ （2）× （3）√ （4）× （5）√ （6）×二、（1）A （2）C （3）C （4）B （5）A C三、U O1≈1.3V U O2＝0 U O3≈－1.3V U O4≈2V U O5≈2.3V U O6≈－2V 四、U O1＝6V U O2＝5V五、根据P CM ＝200mW 可得：U CE ＝40V 时I C ＝5mA ，U CE ＝30V 时I C ≈6.67mA ，U CE ＝20V 时I C ＝10mA ，U CE ＝10V 时I C ＝20mA ，将改点连接成曲线，即为临界过损耗线。
图略。
六、1、V2V mA6.2 μA26V C C CC CE B C bBEBB B =-====-=R I U I I R U I βU O ＝U CE ＝2V 。
2、临界饱和时U CES ＝U BE ＝0.7V ，所以Ω≈-====-=k 4.45V μA6.28mA86.2V BBEBB b CB c CESCC C I U R I I R U I β七、T 1：恒流区；T 2：夹断区；T 3：可变电阻区。
习题1.1（1）A C （2）A （3）C （4）A 1.2不能。
因为二极管的正向电流与其端电压成指数关系，当端电压为1.3V 时管子会因电流过大而烧坏。
1.3 u i 和u o 的波形如图所示。
tt1.4 u i 和u o 的波形如图所示。
1.5 u o 的波形如图所示。
1.6 I D ＝（V －U D ）/R ＝2.6mA ，r D ≈U T /I D ＝10Ω，I d ＝U i /r D ≈1mA 。
1.7 （1）两只稳压管串联时可得1.4V 、6.7V 、8.7V 和14V 等四种稳压值。
（2）两只稳压管并联时可得0.7V 和6V 等两种稳压值。
1.8 I ZM ＝P ZM /U Z ＝25mA ，R ＝U Z /I DZ ＝0.24～1.2k Ω。
模拟电子技术基础答案全解(第四版)
第一章半导体器件的基础知识1.1 电路如图P1.1所示，已知u i＝5sinωt(V)，二极管导通电压U D＝0.7V。
试画出u i 与u O的波形，并标出幅值。
图P1.1 解图P1.1解：波形如解图P1.1所示。
1.2 电路如图P1.2（a）所示，其输入电压u I1和u I2的波形如图（b）所示，二极管导通电压U D＝0.7V。
试画出输出电压u O的波形，并标出幅值。
图P1.2解：u O的波形如解图P1.2所示。
解图P1.21.3 已知稳压管的稳定电压U Z ＝6V ，稳定电流的最小值I Zmin ＝5mA ，最大功耗P ZM ＝150mW 。
试求图P1.3所示电路中电阻R 的取值范围。
图P1.3解：稳压管的最大稳定电流 I ZM ＝P ZM /U Z ＝25mA电阻R 的电流为I ZM ～I Zmin ，所以其取值范围为Ω=-=k 8.136.0ZZ I ～I U U R1.4 已知图P1.4所示电路中稳压管的稳定电压U Z ＝6V ，最小稳定电流I Zmin ＝5mA ，最大稳定电流I Zmax ＝25mA 。
（1） 别计算U I 为10V 、15V 、35V 三种情况下输出电压U O 的值； （2） 若U I ＝35V 时负载开路，则会出现什么现象?为什么？图P1.4解：（1）当U I ＝10V 时，若U O ＝U Z ＝6V ，则稳压管的电流小于其最小稳定电流，所以稳压管未击穿。
故V33.3I L LO ≈⋅+=U R R R U当U I ＝15V 时，若U O ＝U Z ＝6V ，则稳压管的电流小于其最小稳定电流，所以稳压管未击穿。
故LO I L5VR U U R R =⋅≈+ 当U I ＝35V 时，稳压管中的电流大于最小稳定电流I Zmin ，所以U O ＝U Z ＝6V 。
（2）=-=R U U I )(Z I D Z 29mA ＞I ZM ＝25mA ，稳压管将因功耗过大而损坏。
高教--模拟电子技术课程第四章
可以产生一定频率的振荡信号，常用于振荡电 路和波形产生电高路教--模拟电子技术课程第四章
反馈的框图
输入
净输入信号
叠加
±
放大器
反馈
信号 反馈网络
取+ 加强输入信号 正反馈
取 - 削弱输入信号 负反馈
高教--模拟电子技术课程第四章
开环 输出
闭环
负反馈放大器的组成
➢ 四种信号
净输入信号
输入信号
高教--模拟电子技术课程第四章
+ Xid Xi -
Xf
馈入端
基本 放大器
反馈网络
+
RL Uo
-
采样端 (并联采样）
电压反馈示意图
+ Xid Xi -
馈入X端f
基本 放大器
+
RL Uo
-
Io
Io
反馈网络
采样端
高教--模拟电子技术课程电第四流章 反馈示意图(串联采样）
二、电压反馈和电流反馈的判定
输出短路法: 将放大器的输出端(uo)对 “地”短路，若其反馈信
高教--模拟电子技术课程第四章
二、直流反馈和交流反馈的判定 反馈回路内只允许直流分量通过，并产生直流反馈， 即只对直流信号起作用的反馈－“直流反馈”； 反馈回路内只允许交流分量通过，并产生交流反 馈，即只对交流信号起作用的反馈－“交流反馈”；
有的反馈对交、直流信号均起作用－“交直流反馈”。
高教--模拟电子技术课程第四章
高教--模拟电子技术课程第四章
3. 电压反馈和电流反馈
一、电压反馈和电流反馈的概念
根据反馈所采样的输出信号的性质不同，可以 分为电压反馈和电流反馈
电压反馈：反馈信号取自输出电压信号。 电流反馈：反馈信号取自输出电流信号。
《模拟电子技术基础》(第四版)习题答案华成英主编
解 ： 波 形 如 解 图 P1.11 所 示
解 图 P1.11
1.12 在 温 度 20℃ 时 某 晶 体 管 的 ICBO＝ 2μ A， 试 问 温 度 是 60℃ 时 ICBO ≈？
解 ： 6 0 ℃ 时 I C B O ≈ IC5BO（T＝20°C）＝ 3 2 μ A 。
第一章题解－9
1.14 已 知 两 只 晶 体 管 的 电 流 放 大 系 数 β 分 别 为 50 和 100，现 测 得 放 大 电 路中这两只管子两个电极的电流如图 P1.14 所示。分别求另一电极的电流， 标出其实际方向，并在圆圈中画出管子。
图 P1.14
解 ： 答案如解图 P1.14 所示。
解 图 P1.14
试问二极管中流过的交流电流有效值
为多少？
解：二极管的直流电流
ID＝ （ V－ UD） /R＝ 2.6mA 其动态电阻
rD≈ UT/ID＝ 10Ω 故动态电流有效值
Id＝ Ui/rD≈ 1mA
图 P1.6
1.7 现 有两只稳 压管，它 们的稳定 电压分别 为 6V 和 8V，正向 导通 电 压 为 0.7V。试问：
－4 －4
解 表 T1.7
US/V －5
UG/V 1
3
3
6
0
UD/V 3 10 5
工作状态 恒流区 截止区
可变电阻区
习
题
1.1 选择合适答案填入空内。
（ 1 ）在 本 征 半 导 体 中 加 入
元 素 可 形 成 N 型 半 导 体 ，加 入
元素
可形成 P 型半导体。
A. 五价
B. 四价
C. 三价
（ 2） 当 温 度 升 高 时 ， 二 极 管 的 反 向 饱 和 电 流 将
模电第四版ppt(康华光)第四章4汇编
4.1 结型 场效应管
4.1.2 JFET的特性曲线及参数
iD f ( vDS ) vGSconst. iD f ( vGS ) vD Sconst. vGS 2 iD I DSS (1 ) VP
(VP vGS 0)
1. 输出特性 2. 转移特性
1. 结构
N型导电沟道
符号
P P型区 型区 # 符号中的箭头方向表示什么？
4.1.1 JFET的结构和工作原理
1. 结构
D
P N P
D G S
G
S
4.1 结型 场效应管
2. 工作原理
（以N沟道JFET为例）
③V V 和VDS同时作用时 ② ① 对沟道的控制作用 GS GS DS
当 VV ＜ 0 时 时， VDS ID GS=0 GS 当 <V 导电沟 P GS<0 时， PN 结反偏 G 、D间 PN耗尽层加厚 结的反向电 道更容易夹断， 对于同样 压增加，使靠近漏极处的 的沟道变窄。 VDS ， ID的值比VGS=0时 耗尽层加宽，沟道变窄， VGS继续减小，沟道 的值要小。 从上至下呈楔形分布。 继续变窄 在预夹断处 当VDS增加到使VGD=VP 当沟道夹断时，对应 时，在紧靠漏极处出现预 VGD=VGS-VDS =VP 的栅源电压VGS称为夹断 夹断。 电压VP （ 或VGS(off) ）。 此时VDS 夹断区延长 对于 N沟道的 JFET ，VP <0。 沟道电阻 ID基本不变
所以
V 1 1 T Ro R // 1 IT gm gm R
4.4 结型 场效应管
3. 三种基本放大电路的性能比较
BJT CE CC CB BJT CE：