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结型场效应管原理
场效应管是一种半导体器件，常用于放大、开关电路等应用。
结型场效应管（JFET）是其中一种常见的结构。
JFET的主要原理是利用PN结形成的场效应。
它由三个区域组成：中间是一个P型或N型的半导体材料，两侧分别是控制电极（Gate）和输出电极（Drain与Source）。
控制电极之间形成的PN结—反向偏置结（Reverse biased junction），形成一个可控制的电场区域，这个电场区域控制了从Source到Drain的电流。
在工作时，当Gate和Source之间的电压增加时，PN结的电导性减小，电场区域增宽。
这会导致Source到Drain的电流减小，即输出电流被控制。
这种控制过程是通过改变电场区域宽度而实现的，因此称为场效应。
JFET有两种常见的结构：N型JFET和P型JFET。
N型JFET 是由P型材料夹在两个N型材料之间形成的，而P型JFET则是由N型材料夹在两个P型材料之间形成的。
两者的工作原理基本相同，只是电流流动方向相反。
在实际应用中，JFET具有很多优点，比如体积小，可以工作在较高的频率范围内，具有较低的噪声，以及可以工作在宽温度范围内等。
因此，JFET被广泛应用于放大器、开关和稳压器等电路中。
哈尔滨工业大学电工学教研室第6 章电路的暂态分析返回目录6.1 换路定则及初始值的确定6.2 RC电路的响应6.3 一阶线性电路的三要素法6.4 微分与积分电路6.5 RL 电路的响应E Cu 稳态暂态旧稳态新稳态过渡过程:C 电路处于旧稳态KR E +_C u 概述电路处于新稳态R E +_C u “稳态”与“暂态”的概念:产生过渡过程的电路及原因? 电阻电路t = 0E R +_I K电阻是耗能元件，其上电流随电压成比例变化，不存在过渡过程。
无过渡过程ItE tC u 电容为储能元件，它储存的能量为电场能量，其大小为：电容电路2021W Cu idt u tC ==⎰储能元件因为能量的存储和释放需要一个过程，所以有E KR +_C u CtLi 储能元件电感电路电感为储能元件，它储存的能量为磁场能量，其大小为：2021Li dt ui W tL ==⎰因为能量的存储和释放需要一个过程，所以有电感的电路存在过渡过程。
K R E +_t=0i L L结论有储能元件（L、C）的电路在电路状态发生变化时（如：电路接入电源、从电源断开、电路参数改变等）存在过渡过程；没有储能作用的电阻（R）电路，不存在过渡过程。
电路中的u、i在过渡过程期间，从“旧稳态”进入“新稳态”，此时u、i都处于暂时的不稳定状态，所以过渡过程又称为电路的暂态过程。
研究过渡过程的意义：过渡过程是一种自然现象，对它的研究很重要。
过渡过程的存在有利有弊。
有利的方面，如电子技术中常用它来产生各种特定的波形或改善波形；不利的方面，如在暂态过程发生的瞬间，可能出现过压或过流，致使电气设备损坏，必须采取防范措施。
6.1 换路定则及初始值的确定换路定则换路: 电路状态的改变。
如：1 . 电路接通、断开电源2 . 电路中电源电压的升高或降低3 . 电路中元件参数的改变…………..换路定则:在换路瞬间，电容上的电压、电感中的电流不能突变。
t =0 时换路-0+0---换路前瞬间---换路后瞬间则：()(=C C u u )()(=L L i i +0+0-0)0(-)0-换路瞬间，电容上的电压、电感中的电流不能突变的原因：自然界物体所具有的能量不能突变，能量的积累或衰减需要一定的时间。
第6章答案1.答：使用最大是两种类型的光电检测器：PIN光电二极管和雪崩光电二极管。
PIN光电二极管主要应用于短距离、小容量的光纤通信系统；雪崩光电二极管主要应用于长距离、大容量的光纤通信系统2.答：在外加反向电压状态下工作，原因如下：当PN结加反向电压时，由于外加电场的电压和空间电荷区的自建场的方向相同，使总的势垒增加，于是空间电荷区的载流子基本耗尽，称为耗尽区。
当入射光照射到PN结上、且光子能量hv大于半导体材料的禁带宽度Eg时，价带上的电子可以吸收光子而跃迁到导带，结果产生一对电子—空穴对。
如果这对电子—空穴对产生于耗尽区内，那么它就在外电场的作用下形成光电流。
4.答：光入射到光敏面，会在耗尽区和耗尽区附近产生受激吸收现象，从而产生电子空穴对，在外加电场作用下，在闭合电路中产生电流。
6.答：当光照射到雪崩二极管的光敏面上时，由于受激吸收而在器件内产生出一次电子空穴对。
在外加电场作用下，一次电子空穴对运动到高场区，经过反复的碰撞电离过程而形成雪崩倍增现象，从而产生出大量的二次电子空穴对。
在外加电场的作用下，一次电子空穴对和二次电子空穴对一起运动到电极。
当外部电路闭合时，就会在外部电路中有电流流过，从而完成光电变换过程。
7.答：响应度ρ在一定波长的光照射下，光电检测器的平均输出电流与入射的平均光功率之比称为响应度(或响应率)。
量子效率η定义为通过结区的载流子数与入射的光子数之比。
响应度是器件的宏观灵敏特性，量子效率是器件的微观灵敏特性。
这两个参数之间有一个换算公式：8.答：主要由体内暗电流和表面暗电流组成。
PINPD的暗电流主要指表面暗电流；APD的暗电流主要指体内暗电流；APD的暗电流要大于PINPD的暗电流；/1.24ρηλ=系统具有最大信噪比时对应的倍增因子即是最佳倍增因子。
从下面的图形可发现：小于最佳倍增因子时，信号曲线斜率大于噪声曲线斜率，而大于最佳倍增因子后，情况相反。
12.答：实用的直接功率检测光接收机直接从接收的光信号中恢复调制信号；前置放大器的主要作用是低噪声接收；功率放大器的主要作用是将信号幅度放大到适合再生的电信号；均衡滤波器的作用是低通滤波和消除信号波形间的码间串扰；再生器的作用是将接收到的信号恢复成标准数字信号；AGC 电路的作用是稳定光接收机输出的信号幅度；高压变换器的作用是为APD 提供合适电压，同时调整平均倍增因子， 以便进一步稳定光接收机的输出信号幅度。
第6章非正弦周期电流电路习题解答6.1求图示倒锯齿波的傅里叶级数展开式，并画出频谱图。
.0图题6.1解：()(1/)f t A t T=-0t T<<00011()d(1/)dT TA f t t A t T tT T==-⎰⎰20[]0.52TA tt AT T=-=2(1/)cos()dTka A t T k t tTω=-⎰0202(1/)2[sin()]sin()d0TTA t T Ak t k t tTk k Tωωωω-=⨯+=⎰2(1/)sin()dTkb A t T k t tTω=-⎰0202(1/)22[cos()]cos()dπTTA t T A A Ak t k t tTk k T kT kωωωωω--=⨯-==⎰所以1()0.5sinπkAf t A k tkω∞==+∑频谱图如图(b)所示。
6.2图示电路中，电流60)it=+ A，4110FC-=，电压源S52c o s(50060)8c o s(100075)Vu t t=++++。
试求2,,R L C。
u2C图题6.2解：由于电流中只含基波分量且与电源基波分量具有相同的初相位，则可知右侧部分对基波分量相当于短路，对二次谐波分量相当于开路。
基波作用时电路中相当于只有电阻作用，可得(1)10U R I==ΩLC 部分的总阻抗为 121211(j )()j j 11j j j L C C Z L C C ωωωωωω+=++由右侧部分对基波分量相当于短路可得此时等效阻抗的分子为零或分母无穷大，由阻抗表达式可知阻抗分子为零可行，可得11j 0j L C ωω+= 带入已知条件得 2110.04H L C ω== 由右侧部分对二次谐波分量相当于开路可得此时等效阻抗的分母为零或分子无穷大，由阻抗表达式可知阻抗分母为零可行，可得1211j20j2j2L C C ωωω++=带入已知条件得 21F 33μF 30000C =≈ 6.3 图示电路N 为无独立源网络，[100cos(45)50cos225cos(345)]V u t t t =-+++ ，(80cos 20cos 210cos3)mA i t t t =++。
第六章习题6.1 己知图 示电路 中" = I00cos (6H + 10°) V 、人=2COS (6H + 100°) A 、 L =-4cos(er + 190P)A 、/3 =5sin(«r+ 10°) A o 试写出电压和各电流的有效值.初相位， 并求电压越前于电流的相位差。
6.2写出下列电压、电流相量所代农的正弦电压和电流(设角频率为3)：(a) t7m= 10/-10°V (b)£/=(-6-j8)V (c) Z m = (0.2一 j20.8)V (d)/=-30A6.3下列各式中电压、电流、磁通、电荷均为同频率的正弦量，设角频率为3。
试 将各式变换为相量形式。
(a) — = n , 亠=一丄 (b)” = N^ (c) Ri^L — = u ib n dfdt6.4用相量法计算图题6.1所示电路的总电流几6.5图示电路中正弦电流的频率为50Hz 时，电压衣和电流衣的读数分别为100V 和15A ；当频率为100Hz 时,读数为100V 和10Ao 试求电阻/?和电感厶。
6.6图示各电路中已标明电压农和电流衣的读数，试求电压"和电流i 的有效值。
I -®-1 i 40V+ “ 一 CH--|—f-O (a) 6.7在图示电路中已知,R=V^cose 『A, 6? = 2x 103 rad/So 求各元件的电压、电流及 电源电压“.并作各电压、电流的相量图。
6.8在图示电路中各元件电压、电流取关联参考方向。
设人=2,且取人为参考相 量，画出各电流、电压相量图，根据相量图写出各元件电压、电流相量。
(b)图题6.650Q200Q6.9 已知图示电路中U R =t/L = 10V, R = 1QQ, X c = 10Q,求厶。
第六草正弦电流电路6.10已知图示电路中的感抗要求人=j/,o以电压［/为参考相量画出相量图，求电阻R和容抗Xc。
