场效应管习题答案

第四章 场效应管基本放大电路4-1 选择填空1．场效应晶体管是用_______控制漏极电流的。

a. 栅源电流b. 栅源电压c. 漏源电流d. 漏源电压 2．结型场效应管发生预夹断后，管子________。

a. 关断b. 进入恒流区c. 进入饱和区d. 可变电阻区 3．场效应管的低频跨导g m 是________。

a. 常数b. 不是常数c. 栅源电压有关d. 栅源电压无关 4. 场效应管靠__________导电。

a. 一种载流子b. 两种载流子c. 电子d. 空穴 5. 增强型PMOS 管的开启电压__________。

a. 大于零b. 小于零c. 等于零d. 或大于零或小于零 6. 增强型NMOS 管的开启电压__________。

a. 大于零b. 小于零c. 等于零d. 或大于零或小于零 7. 只有__________场效应管才能采取自偏压电路。

a. 增强型b. 耗尽型c. 结型d. 增强型和耗尽型 8. 分压式电路中的栅极电阻R G 一般阻值很大，目的是__________。

a. 设置合适的静态工作点b. 减小栅极电流c. 提高电路的电压放大倍数d. 提高电路的输入电阻 9. 源极跟随器（共漏极放大器）的输出电阻与___________有关。

a. 管子跨导g mb. 源极电阻R Sc. 管子跨导g m 和源极电阻R S10. 某场效应管的I DSS 为6mA ，而I DQ 自漏极流出，大小为8mA ，则该管是_______。

a. P 沟道结型管b. N 沟道结型管c. 增强型PMOS 管d. 耗尽型PMOS 管e. 增强型NMOS 管f. 耗尽型NMOS 管 解答：1.b2.b3.b,c4. a5.b6.a7. b,c8. d9.c 10.d4-2 已知题4-2图所示中各场效应管工作在恒流区，请将管子类型、电源V DD 的极性（+、-）、u GS 的极性（>0，≥0，<0，≤0,任意）分别填写在表格中。

集成电路版图设计习题答案第8章 MOS场效应晶体管【习题答案】1．请画出MOS晶体管的结构示意图。

答：2．请简述MOS晶体管各个版图层的作用。

●答：阱层（Well）：阱层定义在衬底上制备阱的区域。

NMOS管制备在P型衬底上，PMOS管制备在N型衬底上。

一块原始的半导体材料，掺入的杂质类型只能有一种，即该衬底不是N型就是P型。

如果不对衬底进行加工处理的话，该衬底只能制备一种MOS晶体管。

CMOS集成电路是把NMOS晶体管和PMOS晶体管制备在同一个硅片衬底上，为了能够制造CMOS集成电路，需要对衬底进行处理，利用掺杂工艺在衬底上形成一个区域，该区域的掺杂类型和衬底的掺杂类型相反，这个区域就称为阱。

●有源区层（Active）：有源区层的作用是在衬底上定义制作有源区的区域，该区域包括源区、漏区和沟道。

在衬底上淀积厚氧化层，利用光刻和刻蚀工艺在衬底上开窗口并把厚氧化层除去就可形成有源区，有源区之外的区域是场区。

显然，MOS管必须而且只能制备在有源区内。

●多晶硅层（Poly）：多晶硅层的作用是定义制作多晶硅材料的区域。

最早的MOS集成电路制造工艺只能制备一层多晶硅，而现在已经有能够制备两层多晶硅的工艺了。

对于双层多晶硅工艺，第一层多晶硅主要用来制作栅极、导线和多晶硅—多晶硅电容的下极板，第二层多晶硅主要用来制作多晶硅电阻和多晶硅－多晶硅电容的上极板。

双层多晶硅工艺具有多晶硅1和多晶硅2这两个版图层。

●P+注入层和N+注入层（P+implant和N+ implant）：P+注入层定义注入P+杂质离子的区域，而N+注入层定义注入N+杂质离子的区域。

由于NMOS晶体管和PMOS晶体管的结构相同，只是源漏区的掺杂类型相反。

同时，有源区层只是定义了源区、漏区和沟道的区域，却没有说明源区和漏区的掺杂类型。

P+注入层和N+注入层说明了注入杂质的类型，也就是说明了有源区的导电类型，实现了NMOS晶体管和PMOS晶体管的区分。

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 =。

【4-1】填空： 1．场效应管从结构上分成 和 两种类型，它的导电过程仅仅取决于 载流子的流动；因而它又称做 器件。

2．场效应管属于 控制型器件，而双极型晶体管是 控制型器件。

1. 结型，绝缘栅型，多数，单极型。

2. 电压，电流。

【4-2】两个场效应管的转移特性曲线分别如图4.7.1 (a)、(b)所示，分别确定这两个场效应管的类型，并求其主要参数（开启电压或夹断电压，低频跨导）。

测试时电流i D 的参考方向为从漏极D 到源极S 。

u GS / Vu GS / V10V=(a)(b)图4.7.1 题4-2特性曲线：（a ）P 沟道增强型MOS 管，开启电压U GS （th ）＝－2V ，I DO = -1mA 在工作点（U GS ＝－5V ， I D ＝－2.25mA ）处，g m GS(th)1.5mS =-（b ）N 沟道耗尽型MOSFET ，夹断电压GS(off)4V U =-，DSS 4mA I =在工作点（U GS ＝－2V ， I D ＝1mA ）处，g m GS(off)mS【4-3】已知图4.7.2(a)所示电路中场效应管的转移特性如图4.7.2(b)所示。

求解电路的Q 点和A u 。

u GS / V(a)(b)图4.7.2 题4-3电路图【4-4】电路如图4.7.3所示，设MOS 管的参数为U GS(th)=1V ，I DO =500uA 。

电路参数为V DD =5V ，－V SS =－5V ，R d =10kΩ，R =0.5kΩ，I DQ =0.5mA 。

若流过R g1、R g2的电流是I DQ 的1/10，试确定R g1和R g2的值。

u iR Ssu图4.7.3 题4-4电路图 图4.7.4 题4-6电路图【4-5】电路如图4.7.3所示，已知R d =10kΩ，R s =R =0.5kΩ，R g1=165 kΩ，R g2=35kΩ，U GS(th)=1V ，I DO =1mA ，电路静态工作点处U GS =1.5V 。

习题答案3.1 已知场效应管的输出特性或转移如题图3.1所示。

试判别其类型，并说明各管子在∣U DS ∣= 10V 时的饱和漏电流I DSS 、夹断电压U GSOff （或开启电压U GSth ）各为多少。

解：FET 有JFET 和MOSFET ，JFET 有P 沟（GS U 只能为正）和N 沟（GS U 只能为负）之分。

MOSFET 中有耗尽型P 沟和N 沟（GS U 可为正、零或负），增强型P 沟（GS U 只能为负）和N 沟（GS U 只能为正）。

图 (a)：N 沟耗尽型MOSFET ，DSS I =2mA,3-=)th (G S U V 。

图 (b)：P 沟结型FET ，DSS I =3mA, 3=)th (GS U V 。

图 (c)：N 沟增强型MOSFET ，DSS I 无意义 ，51.U )th (GS =V 。

3.2 已知某JFET 的I DSS =10mA ，U GSoff =-4V ，试定性画出它的转移特性曲线，并用平方律电流方程求出u GS =-2V 时的跨导g m 。

解：（1）转移特性如下图所示。

u GS /Vi /mA (a)u GS /Vi/mA(b)u DS /V(c)题图3.1)/(5.2215)421()4(102)1(2)1(.22V m A U u U I du di g U u I i g V U GSoffGS GSoff DSS GS Dm GSoffGS DSS D m GS =⨯=--⨯-=--==-=故因为时的＝－求3.3 已知各FET 各极电压如题图3.3所示，并设各管的2)(=th GS U V 。

试分别判别其工作状态（可变电阻区，恒流区，截止区或不能正常工作）。

解：图 (a)中，N 沟增强型MOSFET ，因为3=GS U V 2=>)th (GS U V ，2-=GD U V 2==)th (GS U V ，所以工作在恒流区。

图 (b)中,N沟耗尽型MOSFET ，5=GS U V 2-=>)th (GS U V ，0=GD U V 2-=>)th (GS U V ，所以工作在可变电阻区。

习题1010.1判断下列说法是否正确，用“√”和“×”表示判断结果填入空内。

（1）场效应管的漏极电流受栅源电压形成的电场控制，因此称为场效应管。

（ ） （2）栅极悬空时增强型场效应管存在导电沟道，漏极电流较大。

( ) （3）栅源电压为0时存在导电沟道的场效应管是耗尽型场效应管。

（ ） （4）N 沟道增强型场效应管的开启电压小于0。

（ ） （5）结型场效应管外加的栅-源电压应使栅-源间的耗尽层承受反向电压，才能保证其R GS 大的特点。

（ ）（6）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。

（ ） 答：（1）√ （2）× （3）√ （4）× （5）√ （6）×10.2选择正确的答案填入空内。

（1）场效应管的漏极电流是由( )的漂移运动形成的。

A.少子 B.多子 C.两种载流子 （2）场效应管是一种( )控制型的电子器件。

A.电流 B.光 C.电压（3）场效应管是利用外加电压产生的( )来控制漏极电流的大小的。

A.电流 B.电场 C.电压 （4）与双极型晶体管比较，场效应管( )。

A.输入电阻小B.制作工艺复杂C.放大能力较弱(5)当场效应管的漏极直流电流I D 从2mA 变为3mA 时，它的低频跨导将( )。

A.增大 B.减小 C.不变(6)某场效应管的转移特性如由题图10.2所示，则该管是( )场效应管 。

A.增强型NMOS B.耗尽型NMOS C.耗尽型PMOS(7)当耗尽型场效应管工作于放大区时， 场效应管I D 的数学表达式为( )。

A.GSv D SS D eI i = B.2)(D S G S D SS D v v I i -= C.2)()1(off GS GS DSS D V v I i -=（8）当栅源电压V GS ＝0V 时，能够工作在恒流区的场效应管有( )。

A. 结型管 B. 增强型MOS 管 C. 耗尽型MOS 管 答：（1）B （2）C （3）B （4）C （5）A （6）B （7）C (8) AC10.3 已知场效应管的输出特性曲线如题图10.3所示，画出它在恒流区的转移特性曲线。

场效应管基础知识单选题100道及答案解析1. 场效应管是一种（）控制器件。

A. 电流B. 电压C. 电阻D. 电容答案：B解析：场效应管是电压控制型器件，通过栅源电压来控制漏极电流。

2. 场效应管的输入电阻（）。

A. 很小B. 较大C. 中等D. 很大答案：D解析：场效应管的输入电阻通常可达10^7 - 10^15 欧姆，输入电阻很大。

3. 结型场效应管的栅源电压不能（）。

A. 为正B. 为负C. 为零D. 不确定答案：A解析：结型场效应管的栅源电压必须为负，才能形成导电沟道。

4. 增强型MOS 场效应管的开启电压（）。

A. 大于零B. 小于零C. 等于零D. 不确定答案：A解析：增强型MOS 场效应管的开启电压大于零。

5. 耗尽型MOS 场效应管在栅源电压为零时（）。

A. 没有导电沟道B. 有导电沟道C. 导电沟道不确定D. 以上都不对答案：B解析：耗尽型MOS 场效应管在栅源电压为零时就有导电沟道。

6. 场效应管的跨导反映了（）。

A. 输入电压对输出电流的控制能力B. 输入电流对输出电压的控制能力C. 输出电压对输入电流的控制能力D. 输出电流对输入电压的控制能力答案：D解析：场效应管的跨导表示输出电流对输入电压的控制能力。

7. 场效应管工作在恒流区时，其漏极电流主要取决于（）。

A. 栅源电压B. 漏源电压C. 栅极电阻D. 漏极电阻答案：A解析：在恒流区，漏极电流主要由栅源电压决定。

8. 场效应管的夹断电压是指（）。

A. 使导电沟道完全夹断时的栅源电压B. 使导电沟道开始夹断时的栅源电压C. 使漏极电流为零时的栅源电压D. 以上都不对答案：A解析：夹断电压是使导电沟道完全夹断时的栅源电压。

9. 场效应管的输出特性曲线可分为（）个区域。

A. 2B. 3C. 4D. 5答案：B解析：输出特性曲线分为可变电阻区、恒流区和截止区三个区域。

10. 以下哪种场效应管的输入电容最小（）。

A. 结型场效应管B. 增强型MOS 场效应管C. 耗尽型MOS 场效应管D. 无法确定答案：A解析：结型场效应管的输入电容相对较小。

123456789101112131234I D (m A )U GS (V)2 N 沟道JFET 的转移特性如图3．1所示。

试确定其饱和漏电流I DSS 和夹断电压V P 。

答：从图中可以看出饱和漏电流I DSS ＝4mA ，夹断电压V P ＝-4V 。

3 N 沟道JFET 的输出特性如图3．2所示。

漏源电压的V DS ＝15V ，试确定其饱和漏电流I DSS 和夹断电压V P 。

并计算V GS ＝-2V 时的跨导g m 。

答：从图中可以看出V DS ＝15V 时的饱和漏电流I DSS ＝4mA ，夹断电压V P ＝-4V 。

由：2)1(P GS DSS D V V I I -= 得到：23)41(104--⨯=-GS D V I SV V V I V I g P P GS DSS GS D m 3310141)5.01(108)1)(1(2--⨯=-⨯=--=∂∂= 4 在图3．3所示的放大电路中，已知V DD ＝20V ，R D ＝10k Ω，R S＝10k Ω，R １＝200k Ω，R 2＝51k Ω，R G ＝1M Ω，并将其输出端接一负载电阻R L ＝10 k Ω。

所用的场效应管为N 沟道耗尽型，其参数I DSS＝0．9mA ，V P ＝—4V ，g m ＝1．5mA ／V 。

试求：(1)静态值；(2)电压放大倍数。

答：1）考虑此电路的静态工作点时，电路中的电容可看成开路的状态，则DS 之间的电压：)(s D D DD DS R R I V V +-=GS 之间的电压为：s D DD GSR I V R R R V -+=212又知：2)1(PGS DSS D V V I I -= 可解出静态工作点为：V GS ＝-1.0V ，I D ＝5.0⨯10-4A ，V DS ＝10.0V 2）电压放大倍数：v o图3．3v i R 2R 15.7)10//10(/105.1)////(3-=ΩΩ⨯-=-=-K K V A R R r g A L D ds m u 5 已知图3．5所示放大电路中的结型场效应管的V P ＝-3V ，I DSS ＝3mA ，r ds ＞＞R D ，试用微变等效电路法求： (1)电压放大倍数A v 1和A v 2(2)输入电阻R i 和输出电阻R o1及R o2。

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。