一篇 3章

第三章 场效应晶体管及其电路分析

题1.3.1 绝缘栅场效应管漏极特性曲线如图题1.3.1（a）~（d）所示。 （1） 说明图（a）~（d）曲线对应何种类型的场效应管。

（2） 根据图中曲线粗略地估计：开启电压VT、夹断电压VP和饱和漏极电流IDSS或IDO

的数值。

图题1.3.1

解： (1)(a)增强型N沟道MOS管，VGS(th)≈3V,IDO≈3mA；

(b)增强型P沟道MOS管，VGS(th)≈2V,IDO≈2mA； (c)耗尽型型P沟道MOS管，VGS(off)≈2V,IDSS≈2mA； (d)耗尽型型N沟道MOS管，VGS(off)≈2V,IDSS≈3mA。

题1.3.2 场效应管漏极特性曲线同图题1.3.1（a）~（d）所示。分别画出各种管子对应的转移特性曲线iD=f（vGS）。

解： 在漏极特性上某一VDS下作一直线，该直线与每条输出特性的交点决定了VGS和ID的大

小，逐点作出，连接成曲线，就是管子的转移特性了。

图题1.3.3

题1.3.3 图题1.3.3所示为场效应管的转移特性曲线。试问：

（1） IDSS、VP值为多大？

（2） 根据给定曲线，估算当iD=1.5mA和iD=3.9mA时，gm约为多少？

（3）

根据gm的定义：gm?diDdvGS，计算vGS= -1V和vGS= -3V时相对应的gm值。

解： (1) IDSS=5.5mA,VGS(off)=-5V;

(2) ID=1.5mA时，gm≈0.88ms,ID=3.9mA时，gm≈1.76ms; (3) VGS=-1V时，gm≈0.88ms,VGS=-3V时，gm≈1.76ms

题1.3.4 由晶体管特性图示仪测得场效应管T1和T2各具有图题1.3.4的（a）和（b）所示的输出 特性曲线，试判断它们的类型，并粗略地估计VP或VT值，以及vDS=5V时的IDSS或 IDO值。

图题1.3.4

解： 图(a)耗尽型PMOS管，VGS(off)=3V;当VDS=5V时，IDSS=2mA;

图(b)增强型PMOS管，VGS(th)=-4V;当VDS=5V时，IDO≈1.8mA。

题1.3.5 某MOS场效应的漏极特性如图题1.3.5所示。试画出vDS=9V时的转移特性曲线，并定性分析跨导gm与ID的关系。

图题1.3.5 图题1.3.6

解： 在VDS=9V处作一垂直线，交各VGS下的输出特性，各交点决定了VGS和ID，从而逐点描绘转移特性曲线。从转移特性曲线的某一点作切线，可得gm的大小。

题1.3.6 由MOS管组成的共源电路如图题1.3.6所示，其漏极特性曲线同图题1.3.5。 （1） 试分析当vI=2V、4V、8V、10V、12V时，该MOS管分别处于什么工作区。 （2） 若vI=8+6sinωt（V），试画出iD和vO（vDS）的波形。

解： (1)VI=2V,4V时，MOS管工作在截止区；

VI=6V,8V时，MOS管工作在恒流区(放大区)；

VI=10V,12V时，MOS管工作在可变电阻区； (2)图略。

题1.3.7 由N沟道增强型MOSFET构成的共源电路如图题1.3.7（a）所示，MOS管漏极特性曲线如图（b）所示，试求解该电路的静态工作点Q（注意图中VGS=VDS）。

图题1.3.7

解： 解题思路为：由VGS=VDS作出场效应管的I-V特性，将VDS=VDD-IDRd=15-1.5Id负载线方程作在I-V特性上并交于一点，就可决定IＤ，ＶDS,VGS参数。

题1.3.8 在图题1.3.8所示的电路中，设N沟道JFET的IDSS =2mA，VP= -4V。试求ID和VDS。

解：由 图题1.3.8

VDS?VDD?ID(Rd?Re)VGS2)  ID?IDSS(1?VGS(off)VGS?IDRs

求得：ID?0.5mAVGS?10V

题1.3.9 总结各种类型FET的偏置条件：

（1） 说明场效应管处于可变电阻区，恒流区（放大区）和截止区的主要特征（指vDS、vGS

和iD）。

（2） 为保证工作于放大区，vDS和vGS的极性应如何设置？[在题表1.3.9（a）和题表1.3.9

（b）中打“√ ”]。

解： (1)可变电阻区：场效应管的沟道尚未预夹断，VDS＜VGS-VGS(th),

ID随VDS增加而较快增加。

恒流区：场效应管的导电沟道被预夹断，VDS＞VGS-VGS(th),VGS＞VGS(th),ID基本不随VDS增加而增大。

截止区：场效应管的沟道被完全夹断，VGS＜VGS(th),ID=0,VDS=VDD (注：指增强型NMOS管，其它类型只要注意电源极性，同样可以给出) (2)表题1.3.9-1 表题1.3.9-2 N沟道 P沟道 VDS极性 + - 耗尽型 VGS与VDS极性异同 结 型 相 反 MOS 可同 可反

增强型 MOS 相 同

题1.3.10 图题1.3.10（a）所示为N沟道场效应管在可变电阻区的输出特性。当要求将其作为压控电阻时，可接成图（b）所示的电路形式。若要求该电路得到1/3的分压比（VO/VI=1/3），应选择多大的VGG？

图题1.3.10 解： 因

VOVI?13

,所以V0=VDS=0.5V,

ID=(1.5V-0.5V)/6K≈0.167mA,由VDS、ID可从特性曲线上求得VGG≈1.0V。 题1.3.11 图题1.3.11所示电路中，已知FET的IDSS=2mA，VP= -2V。 （1） 求ID=2mA时RS的取值范围； （2） 求RS=20kΩ时的ID值。

解： (1)当考虑VDS=1V时，Rs=0～9.5kΩ

(2)ID≈1mA

题1.3.12 在图题1.3.12（a）所示的放大电路中，设输入信号vS的波形和幅值如图中所示，JET的特性如图题1.3.12（b）所示，试用图解法分析： （1） 静态工作点：VGSQ、IDQ、VDSQ；

（2） 在同一个坐标下，画出vS、iD和vDS的波形，并在波形图上标明它们的幅值。

（3） 若VGG改为-0.5V，其它条件不变，重画iD、vDS波形；

（4） 为使VGG= -0.5V时，iD、vDS波形不失真，重新选择Rd的数值和静态时的VDSQ。 解： (1) 图解过程：写出输出回路负载方程VDS=VDD-IDRd=20-1.2ID,将该方程作在题

1.3.12(b)图的特性曲线上与VGG=-1V的输出特性相交于Q点，从而求得 VGSQ=VGG,VDSQ,IDQ等；

(2) 在静态点的基础上，画出υs,iD和υDS的相应波形。

图题1.3.12

题1.3.13 由P沟道结型场效应管组成的电路和它的漏极特性曲线示于图题1.3.13（a）、（b）中。在VI= -10V，R=10kΩ，Rd=5kΩ，VGG分别为0 V，1V，2V，3V时，求电路输出VO值各为多大？

图题1.3.13

解： 在特性曲线上作出输出负载线

｜VDS｜=｜VI｜-15ID分别与VGS=0V,1V,2V,3V的输出特性交于一点，决定了此时的ID，再用｜VO｜=｜VI｜-IDR求得。

题1.3.14 试用三只电容量足够大的电容器C1、C2、C3，将图题1.3.14所示放大电路分别组成CS、CD和CG组态，并在图中标明各偏置电源和电解电容上的极性，以及信号的输入、输出端子。（在电源前加正、负号，在电解电容正极性端加正号。）

图题1.3.15 图题1.3.14

解：该题的解法与题1.2.13类同，请参照1.2.13题。

题1.3.15 设图题1.3.15所示电路中FET的IDSS =2mA，VP= - 4V，试计算标明在各电路中的电压或电流的大小。

解： 图(a)ID≈1mA图(b)VD≈11.16V。

题1.3.16 在图题1.3.16所示的FET基本放大电路中，设耗尽型FET的IDSS =2mA，VP= - 4V；增强型FET的VT=2V，IDO=2mA。 （1） 计算各电路的静态工作点；

（2） 画出交流通路并说明各放大电路的组态。

图题1.3.16

解： (1)图(a):IDQ≈0.5mA，VGSQ=-2V,VDSQ≈3.8V;

图(b):IDQ≈0.76mA，VGSQ≈-1.5V,VDSQ≈8.5V; 图(c):IDQ≈0.25mA，VGSQ=2.8V,VDSQ≈13V;

(2) 在画交流通路时，将电路图中的电容器，电源画成短路即可

图(a)为共源极放大电路(CS)；第三章 场效应晶体管及其电路分析

题1.3.1 绝缘栅场效应管漏极特性曲线如图题1.3.1（a）~（d）所示。 （3） 说明图（a）~（d）曲线对应何种类型的场效应管。

（4） 根据图中曲线粗略地估计：开启电压VT、夹断电压VP和饱和漏极电流IDSS或IDO

的数值。

图题1.3.1

解： (1)(a)增强型N沟道MOS管，VGS(th)≈3V,IDO≈3mA；

(b)增强型P沟道MOS管，VGS(th)≈2V,IDO≈2mA； (c)耗尽型型P沟道MOS管，VGS(off)≈2V,IDSS≈2mA； (d)耗尽型型N沟道MOS管，VGS(off)≈2V,IDSS≈3mA。

题1.3.2 场效应管漏极特性曲线同图题1.3.1（a）~（d）所示。分别画出各种管子对应的转移特性曲线iD=f（vGS）。

解： 在漏极特性上某一VDS下作一直线，该直线与每条输出特性的交点决定了VGS和ID的大

小，逐点作出，连接成曲线，就是管子的转移特性了。

图题1.3.3

题1.3.3 图题1.3.3所示为场效应管的转移特性曲线。试问：

（4） IDSS、VP值为多大？

（5） 根据给定曲线，估算当iD=1.5mA和iD=3.9mA时，gm约为多少？

（6）

根据gm的定义：gm?diDdvGS，计算vGS= -1V和vGS= -3V时相对应的gm值。

解： (1) IDSS=5.5mA,VGS(off)=-5V;

(2) ID=1.5mA时，gm≈0.88ms,ID=3.9mA时，gm≈1.76ms; (3) VGS=-1V时，gm≈0.88ms,VGS=-3V时，gm≈1.76ms

题1.3.4 由晶体管特性图示仪测得场效应管T1和T2各具有图题1.3.4的（a）和（b）所示的输出 特性曲线，试判断它们的类型，并粗略地估计VP或VT值，以及vDS=5V时的IDSS或 IDO值。

图题1.3.4

解： 图(a)耗尽型PMOS管，VGS(off)=3V;当VDS=5V时，IDSS=2mA;

图(b)增强型PMOS管，VGS(th)=-4V;当VDS=5V时，IDO≈1.8mA。

题1.3.5 某MOS场效应的漏极特性如图题1.3.5所示。试画出vDS=9V时的转移特性曲线，并定性分析跨导gm与ID的关系。

图题1.3.5 图题1.3.6

解： 在VDS=9V处作一垂直线，交各VGS下的输出特性，各交点决定了VGS和ID，从而逐点描绘转移特性曲线。从转移特性曲线的某一点作切线，可得gm的大小。

题1.3.6 由MOS管组成的共源电路如图题1.3.6所示，其漏极特性曲线同图题1.3.5。 （3） 试分析当vI=2V、4V、8V、10V、12V时，该MOS管分别处于什么工作区。 （4） 若vI=8+6sinωt（V），试画出iD和vO（vDS）的波形。

解： (1)VI=2V,4V时，MOS管工作在截止区；

VI=6V,8V时，MOS管工作在恒流区(放大区)；

VI=10V,12V时，MOS管工作在可变电阻区； (2)图略。

题1.3.7 由N沟道增强型MOSFET构成的共源电路如图题1.3.7（a）所示，MOS管漏极特性曲线如图（b）所示，试求解该电路的静态工作点Q（注意图中VGS=VDS）。

图题1.3.7

解： 解题思路为：由VGS=VDS作出场效应管的I-V特性，将VDS=VDD-IDRd=15-1.5Id负载线方程作在I-V特性上并交于一点，就可决定IＤ，ＶDS,VGS参数。

题1.3.8 在图题1.3.8所示的电路中，设N沟道JFET的IDSS =2mA，VP= -4V。试求ID和VDS。

解：由 图题1.3.8

VDS?VDD?ID(Rd?Re)VGS2)  ID?IDSS(1?VGS(off)VGS?IDRs

求得：ID?0.5mAVGS?10V

题1.3.9 总结各种类型FET的偏置条件：

（3） 说明场效应管处于可变电阻区，恒流区（放大区）和截止区的主要特征（指vDS、vGS

和iD）。

（4） 为保证工作于放大区，vDS和vGS的极性应如何设置？[在题表1.3.9（a）和题表1.3.9

（b）中打“√ ”]。

解： (1)可变电阻区：场效应管的沟道尚未预夹断，VDS＜VGS-VGS(th),

ID随VDS增加而较快增加。

恒流区：场效应管的导电沟道被预夹断，VDS＞VGS-VGS(th),VGS＞VGS(th),ID基本不随VDS增加而增大。

截止区：场效应管的沟道被完全夹断，VGS＜VGS(th),ID=0,VDS=VDD (注：指增强型NMOS管，其它类型只要注意电源极性，同样可以给出) (2)表题1.3.9-1 表题1.3.9-2 N沟道 P沟道 VDS极性 + - 耗尽型 VGS与VDS极性异同 结 型 相 反 MOS 可同 可反

增强型 MOS 相 同

题1.3.10 图题1.3.10（a）所示为N沟道场效应管在可变电阻区的输出特性。当要求将其作为压控电阻时，可接成图（b）所示的电路形式。若要求该电路得到1/3的分压比（VO/VI=1/3），应选择多大的VGG？

图题1.3.10 解： 因

VOVI?13

,所以V0=VDS=0.5V,

ID=(1.5V-0.5V)/6K≈0.167mA,由VDS、ID可从特性曲线上求得VGG≈1.0V。 题1.3.11 图题1.3.11所示电路中，已知FET的IDSS=2mA，VP= -2V。 （3） 求ID=2mA时RS的取值范围； （4） 求RS=20kΩ时的ID值。

解： (1)当考虑VDS=1V时，Rs=0～9.5kΩ

(2)ID≈1mA

题1.3.12 在图题1.3.12（a）所示的放大电路中，设输入信号vS的波形和幅值如图中所示，JET的特性如图题1.3.12（b）所示，试用图解法分析： （5） 静态工作点：VGSQ、IDQ、VDSQ；

（6） 在同一个坐标下，画出vS、iD和vDS的波形，并在波形图上标明它们的幅值。

本文来源：https://www.bwwdw.com/article/gib5.html