模拟电子技术-第3章-场效应管及其基本电路
第3章 场效应管及其基本放大电路 参考答案
第 3章 场效应管及其基本放大电路3.1填空题（1）按照结构，场效应管可分为 。
它属于 型器件，其最大的优点是 。
（2）在使用场效应管时，由于结型场效应管结构是对称的，所以 极和 极可互换。
MOS 管中如果衬底在管内不与 极预先接在一起，则 极和 极也可互换。
（3）当场效应管工作于恒流区时，其漏极电流D i 只受电压 的控制，而与电压 几乎无关。
耗尽型D i 的表达式为 ，增强型D i 的表达式为 。
（4）一个结型场效应管的电流方程为2GS D 161mA 4U I=×− ，则该管的DSS I = ，p U = 。
（5）某耗尽型MOS 管的转移曲线如习题3.1.5图所示，由图可知该管的DSS I = ，p U = 。
（6）N 沟道结型场效应管工作于放大状态时，要求GS 0u ≥≥ ，DS u > ；而N 沟道增强型MOS 管工作于放大状态时，要求GS u > ，DS u > 。
（7）耗尽型场效应管可采用 偏压电路，增强型场效应管只能采用 偏置电路。
（8）在共源放大电路中，若源极电阻s R 增大，则该电路的漏极电流D I ，跨导m g ，电压放大倍数 。
（9）源极跟随器的输出电阻与 和 有关。
答案：（1）结型和绝缘栅型，电压控制，输入电阻高。
（2）漏，源，源，漏，源。
（3）GS u ，DS u ，2GS D DSS P 1u i I U =− ，2GS D DO T 1u i I U=−。
（4）16mA ，4V 。
（5）习题3.1.5图4mA ，−3V 。
（6）p U ，GS p u U −，T U ，GS T u U −。
（7）自给，分压式。
（8）减小，减小，减小。
（9）m g ，s R 。
3.2试分别画出习题3.2图所示各输出特性曲线在恒流区所对应的转移特性曲线。
解：3.3在带有源极旁路电容s C 的场效应管放大电路如图3.5.6（a ）所示。
若图中的场效应管为N 沟道结型结构，且p 4V U =−，DSS 1mA I =。
完整版)模拟电子技术基础-知识点总结
完整版)模拟电子技术基础-知识点总结共发射极、共基极、共集电极。
2.三极管的工作原理---基极输入信号控制发射结电流，从而控制集电极电流，实现信号放大。
3.三极管的放大倍数---共发射极放大倍数最大，共集电极放大倍数最小。
三.三极管的基本放大电路1.共发射极放大电路---具有电压放大和电流放大的作用。
2.共集电极放大电路---具有电压跟随和电流跟随的作用。
3.共基极放大电路---具有电压放大的作用，输入电阻较低。
4.三极管的偏置电路---通过对三极管的基极电压进行偏置，使其工作在放大区，保证放大电路的稳定性。
四.三极管的应用1.放大器---将弱信号放大为较强的信号。
2.开关---控制大电流的通断。
3.振荡器---产生高频信号。
4.稳压电源---利用三极管的负温度系数特性，实现稳定的输出电压。
模拟电子技术复资料总结第一章半导体二极管一.半导体的基础知识1.半导体是介于导体和绝缘体之间的物质，如硅Si、锗Ge。
2.半导体具有光敏、热敏和掺杂特性。
3.本征半导体是纯净的具有单晶体结构的半导体。
4.载流子是带有正、负电荷的可移动的空穴和电子，是半导体中的两种主要载流体。
5.杂质半导体是在本征半导体中掺入微量杂质形成的半导体。
根据掺杂元素的不同，可分为P型半导体和N型半导体。
6.杂质半导体的特性包括载流子的浓度、体电阻和转型等。
7.PN结是由P型半导体和N型半导体组成的结，具有单向导电性和接触电位差等特性。
8.PN结的伏安特性是指在不同电压下，PN结的电流和电压之间的关系。
二.半导体二极管半导体二极管是由PN结组成的单向导电器件。
1.半导体二极管具有单向导电性，即只有在正向电压作用下才能导通，反向电压下截止。
2.半导体二极管的伏安特性与PN结的伏安特性相似，具有正向导通压降和死区电压等特性。
3.分析半导体二极管的方法包括图解分析法和等效电路法等。
三.稳压二极管及其稳压电路稳压二极管是一种特殊的二极管，其正常工作状态是处于PN结的反向击穿区，具有稳压的作用。
模拟电子技术(3)--场效应管及其基本放大电路
第3章 场效应管及其基本放大电路试卷3.1判断下列说法是否正确，用“√”和“ ”表示判断结果填入空内1. 结型场效应管外加栅源电压u GS应使栅源间的耗尽层承受反偏电压，才能保证其输入电阻R G大的特点。
（ ）2. 耗尽型MOS管在栅源电压u GS为正或为负时均能实现压控电流的作用。
（ ）3. 若耗尽型N沟道MOS管的栅源电压u GS大于零，则其输入电阻会明显变小。
（ ）4. 工作于恒流区的场效应管，低频跨导g m与漏极电流I DQ成正比。
（ ）5. 增强型MOS管采用自给偏压时，漏极电流i D必为零。
（ ）【解3.1】：1. √ 2.√ 3.× 4.× 5.√3.2选择填空1. 场效应管的栅-源之间的电阻比晶体管基-射之间的电阻 。
A．大 B．小 C．差不多2. 场效应管是通过改变 来改变漏极电流的。
所以是 控制型器件。
A．栅源电压 B．漏源电压 C．栅极电流D．电压 E．电流3. 用于放大时，场效应管工作在特性曲线的 。
A．可变电阻区 B．恒流区 C．截止区4. N沟道结型场效应管中参加导电的载流子是 。
A．自由电子和空穴 B．自由电子 C．空穴5. 对于结型场效应管，当︱u GS︱︱U GS(off)︱时，管子一定工作在 。
A．恒流区 B．可变电阻区 C．截止区 B．击穿区6. 当栅源电压u GS＝0V时，能够工作在恒流区的场效应管有 。
A．结型场效应管 B．增强型MOS管 C．耗尽型MOS管7. 某场效应管的开启电压U GS(th)=2V，则该管是 。
A．N沟道增强型MOS管 B．P沟道增强型MOS管C．N沟道耗尽型MOS管 D．P沟道耗尽型MOS管8. 共源极场效应管放大电路，其输出电压与输入电压 ；共漏极场效应管放大电路，其输出电压与输入电压 。
A．同相 B．反相【解3.2】：1.A 2.A,D 3.B 4.B 5.C 6.A C 7.A 8.B,A3.3判断图T3.3所示各电路能否进行正常放大？如果不能，指出其中错误，并加以改正。
电子技术基础第三章场效应管及其放大电路
• 预夹断前iD与vDS呈近似线性关系；预夹断后， iD趋于 饱和。
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思考：为什么JFET的输入电阻比BJT高得多？
场效应管的应用小结
• 一是当作压控可变电阻，即非线性电阻来使用， VGS的绝对值 越大，导电沟道就越窄，对应的导电沟道电阻越大，即电压 V电G阻S控使制用电时阻，的导大电小沟，道管还子没工有作出在现可预变夹电断阻；区，当作压控可变
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场效应管的分类
场效应管 FET
结型
JFET
IGFET ( MOSFET ) 绝缘栅型
N沟道 P沟道 增强型
耗尽型
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N沟道 P沟道
N沟道 P沟道
第二节 结型场效应管(JFET)的 结构和工作原理
一、结型场效应管的结构
二、结型场效应管的工作原理
三、结型场效应管的特性曲线 及参数
UDS（sat） ≤│Up│。
JFET的三个状态
• 恒流区（放大区、饱和区） • 可变电阻区 • 截止区
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小结
• 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。
第一节 场效应管概述 第二节 结型场效应管的结构和工作原理 第三节 绝缘栅场效应管的结构和工作原理 第四节 场效应管放大电路
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• 3-1 • 3-4 • 3-6 • 3-12
作业
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模拟电子技术基础A 第3章习题的答案-PPT课件
U GS 2 ID ID S( 1 ) S U GS (o f) f
2. 两种基本接法电路的分析：CS、CD
2）动态性能指标的计算：微变等效电路
2 gm ID ID O Q U G S (th )
2 g ID ID m S S Q U G S (o ff)
3-3已知某N沟道结型场效应管的UGS(off)=- 5V。下表给出 四种状态下的UGS和UDS 的值，判断各状态下的管子工作在什 么区。（ a.恒流区 b.可变电阻区 c.截止区 ）
2. 两种基本接法电路的分析：CS、CD 1）静态工作点的分析计算。 • 利用场效应管栅极电流为0，得到栅源电压与 漏极电流之间关系式。 • 列出场效应管在恒流区的电流方程。 联立上述两方程，求解UGSQ和IDQ，并推算 UDSQ。 • 注意解算后应使得管子工作在恒流区。
5
U 2 GS ID IDO ( 1 ) U GS (th )
－
3-7：如图所表示的电路图。已知 UGS=-2V,场 效应管子的IDSS=2mA,UGS(off)=-4V。
• 1.计算ID和Rs1的值。
解：
I I ( 1 ) 0 . 5 m A D Q D S S U G S ( o f f)
2
U G S Q
U GSQ U GQ U SQ 2V RS1 U GSQ ID 2V 4 k 0 . 5 mA
3-4: 判断图所示的电路能否正常放大 ，并说明原因。
• 绝缘栅型N沟道耗尽型ห้องสมุดไป่ตู้场效应管。 • 因为没有漏极电阻， 使交流输出信号到地 短路uo无法取出。 • 不能。
3-4: 判断图所示的电路能否正常放大 ，并说明原因。
• 满足正常放大条件。 如在输入端增加大电 阻RG,可有效提高输入 电阻。 • 能。
第三章场效应管及其放大电路
第三章 场效应管及其放大电路1. JEFT 有两种类型，分别是N 沟道结型场效应管和P 沟道结型场效应管2. 在JFET 中：（1） 沟道夹断：假设0=DS v ，如图所示。
由于 0=DS v ，漏极和源极间短路，使整个沟道内没有压降，即整个沟道内的电位与源极的相同。
令反偏的栅-源电压GS v 由零向负值增大，使PN 结处于反偏状态，此时，耗尽层将变宽；由于在结型场效应管制作中，P 区的浓度远大于N 区的浓度，所以，耗尽层主要在N 沟道内变宽，随着耗尽层宽度加大，沟道变窄，沟道内的电阻增大。
继续反响加大GS v ，耗尽层将在沟道内合拢，此时，沟道电阻將变的无穷大，这种现象成为沟道夹断（2）在DS v 较小时，DS v 的加大虽然会增大沟道内的电阻，但这种影响不是很明显，沟道仍处于比较宽的状态，即沟道的电阻在DS v 比较小的时候基本不变，此时加大DS v ，会使D i 迅速增加，D i 与DS v 近似为线性关系。
加大DS v ，沟道内的耗尽层会逐渐变宽，沟道电阻增加，D i 随DS v 的上升，速度会变缓。
当||P DSV v =时，楔形沟道会在A 点处合拢，这种现象称为预夹断。
3. 解：（1）（a ）为N 沟道场效应管 （b ）为P 沟道场效应管（2）（a ）V V P4-= （b ）V V P 4= （3）（a ）A I DSS 5= （b ）A I DSS 5-=（4）电压DS v 与电流D i 具有相同的极性且与GS v 极性相反，因而，电压DS v 的极性可根据D i 或GS v 的极性判断4.解：当JFET 工作在饱和区时，有关系式：2)1(PGS DSS D V V I i -= 5. 解：在P 沟道JFET 中，要求栅-源电压GS v 极性为正，漏源电压DS v 的极性为负，夹断电源P V 的极性为正6. 解：MOS 型场效应管的详细分类7. 解：耗尽型是指，当0=GS v 时，即形成沟道，加上正确的GS v 时，能使对数载流子流出沟道，因而“耗尽”了载流子，使管子转向截止。
《模拟电子技术基础》第3章 双极型晶体管及其基本放大电路
3.2 双极型晶体管
3.2.4 晶体管的共射特性曲线
2.输出特性曲线—— iC=f(uCE) IB=const
以IB为参变量的一族特性曲线
(1)当UCE=0V时，因集电极无收集
作用，IC=0；
(2)随着uCE 的增大，集电区收集电
子的能力逐渐增强，iC 随着uCE 增加而
增加；
(3)当uCE 增加到使集电结反偏电压
电压，集电结应加反向偏置电压。
3.2 双极型晶体管
3.2.3 晶体管的电流放大作用
1. 晶体管内部载流子的传输
如何保证注入的载流
子尽可能地到达集电区？
P
N
IE=IEN + IEP
IEN >> IEP
IC= ICN +ICBO
ICN= IEN – IBN
IEN>> IBN
ICN>>IBN
N
IEP
IE
3. 晶体管的电流放大系数
(1) 共基极直流电流放大系数
通常把被集电区收集的电子所形成的电流ICN 与发射极电流
IE之比称为共基电极直流电流放大系数。
ത
I CN
IE
由于IE=IEP+IEN=IEP+ICN+IBN，且ICN>> IBN，ICN>>IEP。通常ത
的值小于1，但≈1，一般
ത
为0.9-0.99。
ത
3.2 双极型晶体管
3.2.3 晶体管的电流放大作用
3. 晶体管的电流放大系数
(2) 共射极直流电流放大系数
I C I CN I CBO I E I CBO ( I C I B ) I CBO
模拟电子技术课后习题答案第三章场效应管及其放大电路答案
习题3-1 场效应管沟道的预夹断和夹断有什么不同？ 解：当U DS 增加到U DS =U GS ，即U GD =U GS -U DS = U GS （th ）时，漏极附近的耗尽层将合拢，称为预夹断。
预夹断后，沟道仍然存在，夹断点的电场强度大，仍能使多数载流子(电子)作漂移运动，形成漏极电流I DSS 。
若U DS 继续增加，使U DS ＞U GS －U GS （th ），即U GD ＜U GS （th ）时，耗尽层合拢部分会增加，并自夹断点向源极方向延伸，此时夹断区的电阻越来越大，但漏极电流I D 却基本趋于饱和，不随U DS 的增加而增加。
3-2 如何从转移特性上求g m 值？ 解： 利用公式gsdm dU dI g求g m 值。
3-3 场效应管符号中，箭头背向沟道的是什么管？箭头朝向沟道的是什么管？ 解：箭头背向沟道的是P 沟道；箭头朝向沟道的是N 沟道。
3-4 结型场效应管的U GS 为什么是反偏电压？ 解：若为正偏电压，则在正偏电压作用下，两个PN 结耗尽层将变窄，I D 的大小将不受栅-源电压U GS 控制。
3-5如图3-20所示转移特性曲线，指出场效应管类型。
对于耗尽型管，求U GS （off ）、I DSS ；对于增强型管，求U GS （th ）。
解：a P 沟道增强型。
U GS （th ）=－2Vb P 沟道结型。
U GS （off ）=3V 、I DSS =4mA3-6如图3-21所示输出特性曲线，指出场效应管类型。
对于耗尽型管，求U GS （off ）、I DSS ；对于增强型管，求U GS （th ）。
解：a N 沟道增强型。
U GS （th ）=1Vb P 沟道结型。
U GS （off ）=1V 、I DSS =1.2mAGS /Va－2 －1 图3-20 习题3-5图 U GS /Vb3-7 如图3-22所示电路，场效应管的U GS （off ）=－4V ，I DSS =4mA ；计算静态工作点。
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7
二、结型场效应管的工作原理
iD f (uGS, uDS)
D
N
G
P
P
S
(a) UGS =0，沟道最宽
图3.1.2栅源电压UGS对沟道的控制作用示意图
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D
横向电场作用：
P
P
UGS S
︱UGS︱↑ → PN结耗尽层宽度↑ →沟道宽度↓
(b) UGS负压增大，沟道变窄 图3.1.2栅源电压UGS对沟道的控制作用示意图
1.简介 栅极与沟道之间隔了一层很薄的绝缘体，其阻 抗 比 JFET 的 反 偏 PN 结 的 阻 抗 更 大 。 功 耗 低 ， 集成度高。
绝缘体一般为二氧化硅（SiO2），这种IGFET 称为金属——氧化物——半导体场效应管，用符号
MOSFET 表 示 （ Metal Oxide Semiconductor
恒
－0.5V
击
流
－1V
穿 区
区
－1.5V
1
－2V
0 5
截止区
UGSoff
10
15
20 uDS /V
图3.1.4 (a) JFET的输出特性曲线
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(1)可变电阻区
uGS>UGSoff; uGD>UGSoff 或uDS<uGS-UGSoff
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iD /mA
可 变 u DS ＝ uGS－UGSoff
第3章场效应晶体管及其放大电路
3.1场效应晶体管
3.1.1 结型场效应管
一、结型场效应管的结构
二、结型场效应管的工作原理
三、特性曲线
1.输出特性曲线
2.转移特性曲线
3.1.2 绝缘栅场效应管(IGFET)
一、N沟道增强型MOSFET
二、N沟道耗尽型 MOSFET
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iD
IDSS (1
uG S U G Soff
)2
那么
gm
diD duGS
Q
IDSS (1 uGS ) 2IDSS
)2
3
IDSS饱和电流，
2
表示uGS=0时的iD值；
1
UGSoff夹断电压，
0
uGS /V
表示uGS=UGSoff时iD=0。
为保证场效应管正常工作，PN结必须加反向偏置电压。
图3.1.4(b) JFET的转移特性曲线
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3.1.2 绝缘栅场效应管(IGFET)
N＋
N＋
导电沟道（反型层）
P型衬底
பைடு நூலகம்
B
UGS=0，导电沟道已形成
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iD/mA
uDS uGS UGSoff ＋ 6V
4 UGS＝＋ 3V
3 0V
2 －3V
1
0
5
10
15
20 uDS/V
(b)
图3.1.10N沟道耗尽型MOS管的特性及符号
(a)转移特性；(b)输出特性；(c)电路符号
金属(A1) S
G
N＋
D 绝缘层(SiO2)
N＋
半导体
P 型硅衬底
衬底引线 B
N沟道增强型MOSFET的结构示意图和符号.avi
图3.1.5 MOSFET结构示意图(b)剖面图
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2.N沟道增强型MOSFET的工作原理
S
N＋
GD
N＋
PN结(耗尽层)
P型衬底
UGS=0，导电沟道未形成
Field Effect Transistor）。此外，还有以氮化硅
为绝缘体的MNSFET等。
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2.分类 MOSFET
N沟道 P沟道
增强型 N-EMOSFET 耗尽型 N-DMOSFET 增强型 P-EMOSFET 耗尽型 P-DMOSFET
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UDS UGS
N+
N+
预夹断
P 型衬底 B
图3.1.8 uDS增大，沟道预夹断时情况
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27
UDS UGS
N+
N+
P 型衬底
B
漏源电压VDS对沟道的影响.avi
uDS增大，沟道预夹断后情况
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绝缘栅场效应管 IGFET (Insulated Gate FET)
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5
3.1场效应晶体管
3.1.1 结型场效应管
一、结型场效应管的结构
Drain 漏极
D
Gate栅极
G
N
P
型 沟
P
道
Source源极 S
ID
实际 G 流向
D 箭头方向表示栅 源间PN结若加 正向偏置电压时
2
2
1
1
流 -1V 区 -1.5V
-2V
0
-3 -2 -1 0 uGS/V
5 10 15 20
从输出特性曲线作转移特性曲线示意图
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击 穿 区
UGSoff uDS/V
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iD /mA 恒流区中：
IDSS
UGSoff -3 -2 -1
5
4
iD
IDSS (1
uGS U G Sof f
Au、Ri、Ro、Uom）的分析方法。
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双极型晶体管主要是利用基区非平衡少数载流 子的扩散运动形成电流。
场效应晶体管（场效应管）利用多数载流子的 漂移运动形成电流。
场效应管FET (Field Effect Transistor)
结型场效应管JFET (Junction FET)
1
3.1.3 场效应管的参数
一、直流参数
二、极限参数
三、交流参数
3.2 场效应管工作状态分析及其偏置电路 3.2.1 场效应管工作状态分析 一、各种场效应管的符号对比
二、各种场效应管的特性对比
三、BJT与FET工作状态的对比
四、场效应管工作状态的判断方法
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2
3.2.2 场效应管偏置电路
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3. N沟增强型MOSFET的输出特性曲线
iD
uDS uGS UGSth
可
变
恒
电
阻
流
区 区
0 截止区
(1)截止区
UGS ＝ 6V
5V 击
4V
穿
3V
区
2V
uGS<UGSth (2)可变电阻区
uGS>UGSth; uGD>UGSth
uDS 或uDS<uGS-UGSth
图3.1.9N沟增强型MOSFET的输出特性曲线
图3.1.4 (a) JFET的输出特性曲线
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2.转移特性曲线
iD f (uGS) uDS C uGS≤0， iD≥0
转移特性曲线.avi IDSS
iD/mA iD/mA
4
4
3
3
uDS = uGS - UGSoff UGS =0V
恒 -0.5V
UGSoff
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二、极限参数
(1)栅源击穿电压U(BR)GSO。 (2)漏源击穿电压U(BR)DSO。 (3)最大功耗PDM：PDM=ID·UDS
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三、交流参数
1.跨导gm
gm
diD duG S
uDS C
(mΑ / V)
对JFET和DMOSFET
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iD
iD
I DSS
(1
uGS U G Sof f
)2
D
IDSS
B
G
UGSoff
0
uGS
S
(a)
(c)
图3.1.10N沟道耗尽型MOS管的特性及符号
(a)转移特性；(b)输出特性；(c)电路符号
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3.1.3 场效应管的参数
S 栅极电流的实际 流动方向
(a)N沟道JFET
结型场效应三极管的结构.avi
图3.1.1结型场效应管的结构示意图及其表示符号
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6
D
ID
P
D
G
型
N
N
沟
道
实际
G
流向
S
S
(b)P沟道JFET
图3.1.1结型场效应管的结构示意图及其表示符号
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结型场效应三极管漏源电压对沟道的控制作用.avi
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12
沟道夹断 uGS UGSoff
沟道预夹断 uGS UGSoff;
uGD UGSoff
or uDS uDG uGS uGS UGSoff