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模拟电子电路基础答案(胡飞跃)第四章答案

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简述耗尽型和增强型MOS场效应管结构的区别；对于适当的电压偏置（VDS>0V，VGS>VT），画出P沟道增强型MOS场效应管，简要说明沟道、电流方向和产生的耗尽区，并简述工作原理。

解：耗尽型场效应管在制造过程中预先在衬底的顶部形成了一个沟道，连通了源区和漏区，也就是说，耗尽型场效应管不用外加电压产生沟道。而增强型场效应管需要外加电压VGS产生沟道。

随着VSG逐渐增大，栅极下面的衬底表面会积聚越来越多的空穴，当空穴数量达到一定时，栅极下面的衬底表面空穴浓度会超过电子浓度，从而形成了一个“新的P型区”，它连接源区和漏区。如果此时在源极和漏极之间加上一个负电压DSV，那么空穴就会沿着新的P型区定向地从源区向漏区移动，从而形成电流，把该电流称为漏极电流，记为Di。当SGv一定，而SDv持续增大时，则相应的DGv减小，近漏极端的沟道深度进一步减小，直至DGtvV，沟道预夹断，进入饱和区。电流Di不再随SDv的变化而变化，而是一个恒定值。

考虑一个N沟道MOSFET，其nk=?50μA/V2，Vt?=?1V，以及W/L?=?10。求下列情况下的漏极电流：

（1）VGS?=?5V且VDS?=?1V；

（2）VGS?=?2V且VDS?=?；

（3）VGS?=?且VDS?=?；

（4）VGS?=?VDS?=?5V。

(1) 根据条件GStvV，DSGStvvV，该场效应管工作在变阻区。

2DnGStDSDS12WikvVvvL=

(2) 根据条件GStvV，DSGStvvV，该场效应管工作在饱和区。

2DnGSt12WikvVL=

(3) 根据条件GStvV，该场效应管工作在截止区，D0i

(4) 根据条件GStvV，DSGStvvV，该场效应管工作在饱和区

2DnGSt12WikvVL=4mA

由实验测得两种场效应管具有如图题所示的输出特性曲线，试判断它们的类型，并确定夹断电压或开启电压值。

图题

图（a）P沟道耗尽型

图 (b) P沟道增强型

一个NMOS晶体管有Vt?=?1V。当VGS?=?2V时，求得电阻rDS为1k?。为了使rDS?=?500?，则VGS为多少当晶体管的W为原W的二分之一时，求其相应的电阻值。

解：由题目可知，该晶体管工作在变阻区，则有DnGStDSWikvVvL

nGSt1DSDSDvriWkvVL

当1DSrk时，代入上式可得2n1WkmAVL

则1DSrk时，GStGSGSt210.5231kvVVvVmAvVV

当晶体管的W为原W的二分之一时，当VGS?=?2V时，2DSrk

当晶体管的W为原W的二分之一时，当VGS?=?3V时，1DSrk

（1）画出P沟道结型场效应管的基本结构。

? （2）漏极和源极之间加上适当的偏置，画出VGS?=?0V时的耗尽区，并简述工作原理。

解：（1）

(2)

p型GDSNN耗尽层

用欧姆表的两测试棒分别连接JFET的漏极和源极，测得阻值为R1，然后将红棒（接负电压）同时与栅极相连，发现欧姆表上阻值仍近似为R1，再将黑棒（接正电压）同时与栅极相连，得欧姆表上阻值为R2，且R2>> R1，试确定该场效应管为N沟道还是P沟道。

解：GS0v时，低阻抗，GS0v时，高阻抗，即GS0v时导通，所以该管为P沟道JFET。

在图题所示电路中，晶体管VT1和VT2有Vt?=?1V，工艺互导参数nk=100μA/V2。假定??=?0，求下列情况下V1、V2和V3的值：

（1）(W/L)1?=?(W/L)2?=?20；

（2）(W/L)1?=?(W/L)2?=?20。

图题

（1） 解：因为(W/L)1?=?(W/L)2?=?20；电路左右完全对称，则D12I50DIA

则有1215204DVVVIkV

4GDtVVV，可得该电路两管工作在饱和区。则有：

2DnGSt11.222GSWIkVVVVL

31.22sVVV

（2） 解：因为(W/L)1?=?(W/L)2?=?20，121.5DDII，同时12100DDIIA

可求得：1260,40DDIAIA

则有115203.8DVVIkV，225204.2DVVIkV

13.8GDtVVV，24.2GDtVVV可得该电路两管工作在饱和区。则有：

2D1nGSt111.2452GSWIkVVVVL

31.245sVVV

场效应管放大器如图题所示。nk(W/L)=V2，t2VV

（1）计算静态工作点Q；

（2）求Av、Avs、Ri和Ro。

2

图题

解：（1）0GV，18182GSSDSDVVIRI

考虑到放大器应用中，场效应管应工作在饱和区，则有：

2DnGSt12WIkVVL

代入上式可得：2DD17640II

解得D111.35mAI，D25.65mAI，当D111.35mAI时场效应管截止。

因此，DD25.65mAII，GS1811.36.7VV，D1825.656.7VV，DS6.7(6.7)13.4VV

(2) DmOV211.32.44.7IgmsV，忽略厄尔利效应

ovmDLi//4.36vAgRRv

iiGi100vRRki

ivsvisig3.96RAARR

oD2RRk

图题所示电路中FET的t1VV，静态时IDQ?=?，nk(W/L)=V2求：

（1）源极电阻R应选多大

（2）电压放大倍数Av、输入电阻Ri、输出电阻Ro；

（3）若C3虚焊开路，则Av、Ri、Ro为多少

图题

解：（1）G100186V200100V

2DnGSt12.62GSWIkVVVVL

2.4VSGGSVVV

3.75SDQVRkI

(2) DmOV20.8IgmsV，忽略厄尔利效应

ovmDLi//4.8vAgRRv

iiGi(100200)10vRRkkMi

oD10RRk

（3）mDLovim//1gRRvAvgR=

iiGi(100200)10vRRkkMi

oD10RRk

共源放大电路如图题所示，已知MOSFET的μnCoxW/2L?=?V2，t2VV，o80kr，各电容对信号可视为短路，试求：

（1）静态IDQ、VGSQ和VDSQ；

（2）Av、Ri和Ro。

2Vss(-30V)

图题

解：（1）0GV，30302GSSDSDVVIRI

考虑到放大器应用中，场效应管应工作在饱和区，则有：

2DnGSt12WIkVVL

代入上式可得：2DD291960II

解得D118.25mAI，D210.75mAI，当D118.25mAI时场效应管截止。

因此，DD210.75mAII，GS302*10.758.5VV，D30210.758.5VV，DS8.5(8.5)17VV

(2) DmOV211.33.34.7IgmsV，忽略厄尔利效应

mDLovim//0.871gRRvAvgR

iiGi1vRRMi

oD2RRk

对于图题所示的固定偏置电路：

（1）用数学方法确定IDQ和VGSQ；

（2）求VS、VD、VG的值。

Vt

图题

解：（1）3VGSV

假设该JFET工作在饱和区，则有2GSDDSSt11.1DVIIImAV

(2) 0VSV，162.213.58DDVIV， 3VGV

对于图题所示的分压偏置电路，VD=9V，求：

（1）ID；

（2）VS和VDS；

（3）VG和VGS。

Vt

图题

G110202.16V110910V，GSGSD2.161.1VVVI

2GSDDSSt13.318.01(DVIIImAmAV或舍去）

则GSGSD2.161.1VVVI=, 则D1.13.64SVIV

DSS(202.2)3.649.07DDVVVIV

如图题所示，求该放大器电路的小信号电压增益、输入电阻和最大允许输入信号。该晶体管有Vt?=?，nk(W/L)=V2，VA?=?50A。假定耦合电容足够大使得在所关注的信号频率上相当于短路。

图题

iRsigvOviigsvgsmvgLRDRor 解：等效电路如图所示GSD1510DSDVVVI

2DnGSt11.061.72(2DWIkVVImAmAL或舍去）

则GS4.4DVVV

DmOV20.725IgmsV

因10GRM，其上的交流电流可以忽略，则

ovmDLi////3.3ovAgrRRv

为了计算输入电阻，先考虑输入电流（此处也可用密勒定理），

14.3oiioiiGGiGvvvvviRRvR

iii2.334.3GRvRMi

最大允许输入信号需根据场效应管工作在饱和区条件来确定，

即DSGStvvV， 即min)(max)DSGStvvV（

0.34DSviGSitiVAvVvVvV

考虑图题所示的FET放大器，其中，Vt?=?2V，nk(W/L)=1mA/V2，VGS?=?4V，VDD?= 10V，以及RD=?。

（1）求直流分量ID和VD；

（2）计算偏置点处的gm值；

（3）计算电压增益值Av；

（4）如果该MOSFET有??=??1，求偏置点处的ro以及计算源电压增益Avs。

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模拟电子答案第4章

模拟电子答案第4章

重庆交通大学 国际学院 工程教学部

1 第4章 晶体三极管及其放大电路

本章主要内容：

 晶体三极管的工作原理

 放大电路的组成原则

 放大电路的分析方法

 放大电路的三种组态

 放大电路的频率响应

4.1 晶体三极管

一、晶体三极管的结构、类型、内部载流子运动过程

1、 结构、名称：

2、 类型：

3、 典型条件下内部载流子运动过程：

条件：发射结正偏，集电结反偏

(1)发射区发射多子：

因发射结正偏，发射区的多子（电子）向基区扩散（基区的多子亦向发射区扩散，但因基区多子浓度很低，此部分可忽略不计），并形成发射区、发射极电流（IEN，扩散电流）。

(2)多子在基区的扩散与复合：

发射区扩散的多子存在浓度差，继续向集电结扩散，在此过程中，少部分与基区的少子（空穴）复合，在基极外电压作用下，补充复合的空穴，形成基极电流（IBN），因基区很窄，此电流亦很小；剩下的大部分扩散到集电结附近。

(3)集电区收集多子：

因集电结反偏，在此外加的反向电压的作用下，扩散来的多子（电子）漂移到集电区（集电区的少子亦漂移到基区，但集电区浓度较低，形成的电流亦较小），形成集电区、集电极的主要电流（ICN，漂移电流）。

二、三极管的电流放大特性

1、 近似条件下的电流关系：

忽略基区的扩散电流、集电区的漂移电流，则：ENEII，BNBII，CNCII，则：

CNBNENIII。若将三极管看作一个电流节点，依KCL：CBEIII

定义：直流电流放大系数：BNCNII BNCNII BNENII)1(

2、 考虑集电区漂移情况下的电流关系：

若考虑集电结反偏、集电区的少子漂移产生的电流ICBO（仍忽略基区的扩散电流），则：

CBOCNCIII CBOBNBIII 重庆交通大学 国际学院 工程教学部

2 BCCBOBCBOCBNCNEIIIIIIIII)()(，仍符合KCL。

模电第四版习题答案

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模拟电子技术是电子工程领域中非常重要的基础课程，其习题答案对于学生理解和掌握课程内容至关重要。以下是模拟电子技术第四版习题的部分答案，供参考：

第一章：半导体基础

1. 半导体材料的导电性介于导体和绝缘体之间。在室温下，硅的电阻率大约是1kΩ·cm，而锗的电阻率大约是0.6kΩ·cm。

2. N型半导体中，多数载流子是自由电子，而P型半导体中，多数载流子是空穴。

3. PN结的正向偏置是指给P型半导体加上正电压，N型半导体加上负电压，此时PN结导通。

第二章：二极管

1. 整流二极管主要用于将交流电转换为脉动直流电，稳压二极管主要用于电路中稳定电压。

2. 一个理想的二极管在正向偏置时电阻为零，反向偏置时电阻无穷大。

3. 齐纳二极管是一种特殊类型的稳压二极管，它在反向偏置时具有稳定的电压。

第三章：双极型晶体管

1. 双极型晶体管（BJT）分为NPN和PNP两种类型，其中NPN型BJT在基极-发射极结正向偏置时导通。

2. 晶体管的放大区是基极电流变化引起集电极电流变化的区域。

3. 晶体管的饱和区是指基极电流足够大，使得集电极电流达到最大值，此时晶体管不能进一步放大信号。

第四章：场效应晶体管

1. 场效应晶体管（FET）的工作原理是通过改变栅极电压来控制源极和漏极之间的电流。

2. JFET（结型场效应晶体管）和MOSFET（金属-氧化物-半导体场效应晶体管）是两种常见的FET。

3. MOSFET在截止状态下，其源极和漏极之间的电阻非常大，几乎相当于断路。

第五章：放大器基础

1. 放大器的主要功能是接收一个电信号并将其转换为更大的电流或电压信号。

2. 共射放大器是最常见的BJT放大器配置之一，它具有较高的电压增益和中等的电流增益。

3. 差分放大器能够放大两个输入信号之间的差值，对共模信号不敏感。

第六章：反馈放大器

1. 反馈放大器通过将输出信号的一部分反馈到输入端来稳定放大器的性能。

模拟电子技术基础(国防科技大学出版社第四章习题答案(大题)

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模拟电子技术第4章习题答案

模拟电子技术第4章习题答案

4基本放大电路

自我检测题

.选择和填空

1. 在共射、共基、共集三种基本放大电路组态中，希望电压放大倍数绝对值大，可选 用A或C ;希望带负载能力强，应选用 _B_ ;希望从信号源索取电流小，应选用 旦；希 望既能放大电压，又能放大电流，应选用 _A_ ;希望高频响应性能好，应选用 _C_。

（A .共射组态，B .共集组态，C .共基组态）

2. 射极跟随器在连接组态方面属共 集电 极接法，它的电压放大倍数接近_1_ ,输入电 阻很大，输出电阻很小。

3. H参数等效电路法适用 低 频 小 信号情况。

4. 图解分析法适用于大信号情况。

5. 在线性放大条件下，调整图选择题 5所示电路有关参数，试分析电路状态和性能指 标的变化。

（A .增大，B .减小，C.基本不变）

（1） 当增大时，则静态电流将 _C_，电压放大倍数|Av将_A_，输入电阻将_C_，输出电 阻将_A_;

（2） 当增大，则静态电流将_A_，电压放大倍数 A将_A_，输入电阻将_B_，输出电阻 将C 。

6. 在图选择题5所示电路中，当输入电压为 1 5的正弦波时，输出电压波形出现底 部削平失真。回答以下问题。

（1）这种失真是 B失真。

（A .截止，B .饱和，C.交越，D .频率）

（2）为了消除失真，应_B_。

（A .增大 RC , B .

图选择题5

7. 随着温度升高，晶体管的电流放大系数 「穿透电流ICEO，在不变的情况下结电压。

A .增大，B .减小，C.不变）

&随着温度升高，三极管的共射正向输入特性曲线将 _C_，输出特性曲线将 4，输出

特性曲线的间隔将_E_。

（A .上移，B .下移，C.左移，D .右移，E.增大，F.减小，G .不变）

9. 共源极放大电路的与反相位，多作为中间级 使用。

10. 共漏极放大电路无电压放大作用，与 同 相位。

11. 共栅极放大电路与 反 相位。