场效应管及其放大电路习题解

第2章自测题、习题解答自测题2一、在括号内用“”或“X”表明下列说法是否正确。

（1）只有电路既放大电流又放大电压，才称其有放大作用；（）（2）可以说任何放大电路都有功率放大作用；（）（3）放大电路中输出的电流和电压都是由有源元件提供的；（）（4）电路中各电量的交流成份是交流信号源提供的；（）（5 ）放大电路必须加上合适的直流电源才能正常工作；（）（6）由于放大的对象是变化量，所以当输入信号为直流信号时，任何放大电路的输出都毫无变化；（）（7）只要是共射放大电路，输出电压的底部失真都是饱和失真。

（）解：（1 ）X （2）V （3）X （4）X （5）V （6）X （7）X试分析图所示各电路是否能够放大正弦交流信号，简述理由。

设图中所有电容对交流信号均可视为短路。

解：（a ） 不能。

因为输入信号被直流电源U BB 短路。

（b ） 可能。

（c ） 不能。

因为输入信号作用于基极与地之间，不能驮载（叠加）在静 态电压之上，必然失真。

（d ） 不能。

晶体管将因发射结电压过大而损坏。

（e ） 不能。

因为输入信号被C 2短路。

（f ） 不能。

因为输出信号被U CC 短路，恒为零。

（g ） 可能。

（h ） 可能。

（i ） 不能。

因为T 截止。

已知U cc = 12V ,晶体管的=100 , R b = 100k Q 。

填空：要求先填文字表达式后填得数。

（1）当U j = 0V 时，测得U BEQ =，若要基极电流I BQ = 20 A ,则R b 和R W 之和R b = ____ k Q; 而右测得 U CEQ = 6V ,贝~ ____________________________ k Qo （2）若测得输入电压 有效值U i =5mV 时，输出电压(d> to m(g!1 (h) (0图 T2- 2在图T2 — 3所示电路中,有效值U ° =, 则电压放大倍数 A = __________________ 沁 ____ 。

漏极电流 iD 随 uDS 几乎成正比地增大。
6/19/2019 12:06:17 AM
当 uDS 继续增大到 uDS uGS UGS(off) ，即 uGD uGS uDS UGS(off)时，靠
近漏极端的耗尽层在 A 点合拢，如图 4-3c 所示，称为预夹断。此时，
A 点耗尽层两边的电位差用夹断电压UGS(off)表示。预夹断处 A 点的电
到漏极端的不同位置上，栅极与导电沟道之间的电位差在逐渐变化， 即距离源极越远电位差越大，施加到 PN 结的反偏压也越大，耗尽层 越向沟道中心扩展，使导电沟道形成楔形，如图 4-3b 所示。
增大 uDS 靠近漏极的沟道变窄，沟道电阻增大，产生了阻碍漏极
电流 iD 增大的因素。但在 uDS 较小时靠近漏极的沟道还没有被夹断，
第4章 场效应管 放大电路
6/19/2019 12:06:17 AM
基本要求
• 了解场效应管的分类、结型场效应管 （JFET）和金属－氧化物－半导体场效 应管（MOSFET）的结构、工作原理；
• 熟悉输出特性曲线和转移特性曲线，以 及场效应管的主要参数；
• 掌握场效应管放大电路的组成、分析方 法和应用。
6/19/2019 12:06:17 AM
4.1.2.1 uGS对导电沟道和 iD 的控制作用
d
d
d
g
g
U GG
g
U GG
s
uGS
s
(a)
(b)
uGS
s
(c)
图4－2 uDS 0时uGS 对沟道的控制作用
(a) uGS 0 (b) uGS 0 (c) uGS UGS(off)
导电沟道
增加(负数减小)近似按平方律上升，即

氧化硅，故又称金属-氧化物-半导体场效应管，简
称MOS场效应管。
源极S 栅极G 漏极D
金属电极
SiO2绝缘层
符号： D
G
P型硅衬底
高掺杂N区
S 由于栅极是绝缘的，栅极电流几乎为零，输入电
阻很高，最高可达1014 。
2021/4/3
3
(2) N沟道增强型管的工作原理 由结构图可见，N+型漏区和N+型源区之间被P型
当UGS UGS(th）后，场效 应管才形成导电沟道，
开始导通，若漏–源之间 加上一定的电压UDS，则 有漏极电流ID产生。在 一定的UDS下漏极电流ID 的大小与栅源电压UGS有 关。所以，场效应管是
一种电压控制电流的器
件。
–ED +
S
EG
–UG+S G
D
N+
N+
P型硅衬底
N型导电沟道
在一定的漏–源电压UDS下，使管子由不导通变 为导通的临界栅源电压称为开启电压UGS(th）。
输出电阻
ri RG ( RG1 // RG2) rO RD
RG是为了提 高输入电阻ri 而设置的。
2021/4/3
24
由于晶体管的输出特性具有恒流输出特性，漏
源电阻(即场效晶体管的输出电阻)：
rds
ID/mA
ΔU DS ΔI D
uGS C
rds是很高的，在共源极放 大电路中，漏级电阻RD与 管子的输出电阻rds并联。
增尽强 型型 ：： 当当UGUS＝GS＝0时0时，，存没在有导导电电沟沟道道，，IDI0D＝。0。耗
2021/4/3
16
3. 场效应管的主要参数
(1) 开启电压 UGS(th)：是增强型MOS管的参数

ID
IDSS(1源自U GS U GS(off)
)
2
3. 结型场效应管
结型场效应管的特性和耗尽型绝 缘栅场效应管类似。图4-7 a)、 b) 分别为Ｎ沟道和Ｐ沟道的结型场效 应管图形符号。
图4-7
使用结型场效应管时，应使栅极与源极间加反偏电压，漏 极与源极间加正向电压。对于Ｎ沟道的管子来说，栅源电压应 为负值，漏源电压为正值。
图4-1
（1）工作原理
增强型MOS管的源区(N+)、衬底(P型)和漏区(N+)三者之 间形成了两个背靠背的PN+结，漏区和源区被P型衬底隔开。
当栅-源之间的电压 uGS 0时，不管漏源之间的电源VDD 极 性如何，总有一个PN+结反向偏置，此时反向电阻很高，不能 形成导电通道。
若栅极悬空，即使漏源之间加上电压 uDS，也不会产生漏 极电流 iD ，MOS管处于截止状态。
2) 输出特性曲线 I D f (U DS ) UGS常数
图4-4b)是N沟道增强型MOS管的输出特性曲线，输出特性曲 线可分为下列几个区域。
① 可变电阻区
uDS很小时，可不考虑 uDS 对沟道的影响。于是 uGS一 定时，沟道电阻也一定， 故 iD 与 uDS 之间基本上是 线性关系。
uGS 越大，沟道电阻越
的变化而变化，iD 已趋于饱和， 具有恒流性质。所以这个区域 又称饱和区。
③ 截止区
uGS UGS(th)时以下的区域。
（夹断区）
当uDS增大一定值以后，漏源之间会发生击穿，漏极电流 iD急剧增大。
2. N沟道耗尽型绝缘栅场效应管的结构
上述的增强型绝缘栅场效应管只有当 uGS U GS(th) 时才能形成导电沟道，如果在制造时就使它具有一个原始 导电沟道，这种绝缘栅场效应管称为耗尽型。