半导体基本知识和
半导体器件（二极管、三极管、场效应管、集成运放）
一、选择题：
1、PN结外加正向电压时，其空间电荷区（）。
A.不变
B.变宽
C.变窄
D.无法确定
2、PN结外反正向电压时，其空间电荷区（）。
A.不变
B.变宽
C.变窄
D.无法确定
3、当环境温度升高时，二极管的反向饱和电流I s将增大，是因为此时PN结内部的（）
A. 多数载流子浓度增大
B.少数载流子浓度增大
C.多数载流子浓度减小
D.少数载流子浓度减小
4、PN结反向向偏置时，其内电场被（）。
A.削弱
B.增强
C.不变
D.不确定
5、在绝对零度（0K）和没有外界激发时，本征半导体中( ) 载流子。
A.有
B.没有
C.少数
D.多数
6、集成运放的输入级采用差分放大电路是因为可以（）。
A．减小温漂B. 增大放大倍数
C. 提高输入电阻
D. 减小输出电阻
7、以下所列器件中，（）器件不是工作在反偏状态的。
A、光电二极管
B、发光二极管
C、变容二极管
D、稳压管
8、当晶体管工作在放大区时，（）。
A. 发射结和集电结均反偏
B.发射结正偏，集电结反偏
C. 发射结和集电结均正偏
D.发射结反偏，集电结正偏
9、稳压二极管稳压时，其工作在( )，
A．正向导通区B．反向截止区C．反向击穿区 D.不确定
10、抑制温漂（零漂）最常用的方法是采用（）电路。
A.差放
B.正弦
C.数字
D.功率放大
11、在某放大电路中，测得三极管三个电极的静态电位分别为0 V，-10 V，-9.3 V，则这只三极管是（）。
A．NPN 型硅管 B.NPN 型锗管Array
C.PNP 型硅管
D.PNP 型锗管
12、某场效应管的转移特性如右图所示，该管为（）。
A．P沟道增强型MOS管 B.P沟道结型场效应管
C.N沟道增强型MOS管
D.N沟道耗尽型MOS管
13
A．输入电阻高 B.输出电阻低
C.共模抑制比大
D.电压放大倍数大
14、如右图所示复合管，已知V1的β1 = 30，V2的β2 = 50，则复合后的β约为（）。
A．1500 B.80 C.50 D.30
15、发光二极管发光时，工作在( )。
A．正向导通区B．反向截止区C．反向击穿区D．不确定
16、当温度升高时，二极管反向饱和电流将（）
A. 增大
B. 减小
C. 不变
D. 等于零
17、场效应管起放大作用时应工作在漏极特性的（）。
A. 非饱和区
B. 饱和区
C. 截止区
D. 击穿区
18、稳压二极管稳压时，其工作在( )。
A ．正向导通区
B ．反向截止区
C ．反向击穿区 D.饱和区
19、集成运放电路采用直接耦合方式是因为 （ ）
A. 可获得较高增益
B. 可使温漂变小
C. 在集成工艺中难于制造大电容
D. 可以增大输入电阻
20、测得BJT 各电极对地电压为：V B=4.7V ，V C=4.3V ，V E =4V ，则该BJT 工作在（ ）
状态。 A.截止 B.饱和 C.放大 D. 无法确定
21、FET 是（ ）控制器件。
A. 电流
B.电压
C.电场
D.磁场
22、通常要求运算放大器带负载能力强，在这里，负载的大小是指负载（ ）。
A.电阻大
B. 功率大
C. 电压高
D.功率小
23、二极管的电流方程是（ ）。
A ．u S e I B.T V u S e I C.)1(-T V u
S e I D. T V S e I
24、FET 是（ ）控制器件。
A . 电流
B .电压
C .电场
D .磁场
25、三极管工作在饱和状态的条件是（ ）。
A.发射结正偏，集电结正偏
B.发射结正偏，集电结反偏
C.发射结反偏，集电结反偏
D.发射结反偏，集电结正偏
26、测得工作在放大状态的BJT 三个管脚1、2、3对地电位分别为0V ，-0.2V ，-3V ，
则1、2、3脚对应的三个极是（ ）。
A.ebc
B.ecb
C.cbe
D.bec
27、稳压二极管是利用PN 结的（ ）。
A.单向导电性
B.反向击穿性
C.电容特性
D.正向特性
28、测得工作在放大状态的BJT 三个管脚1、2、3对地电位分别为0V ，-0.2V ，-3V ，
则1、2、3脚对应的三个极是（ ）。
A .ebc
B .ecb
C .cbe D.bec
29、半导体稳压二极管正常稳压时，应当工作于（ ）。
A.反向偏置击穿状态
B.反向偏置未击穿状态
C.正向偏置导通状态
D.正向偏置未导通状态
30、 当超过下列哪个参数时，三极管一定被击穿（ ）
A ．集电极最大允许功耗ＰＣＭ
B ．集电极最大允许电流ＩＣＭ
C ．集－基极反向击穿电压Ｕ（ＢＲ）ＣＢＯ D. Ｕ（ＢＲ）ＣE Ｏ
31、若用万用表测二极管的正、反向电阻的方法来判断二极管的好坏，好的管子应为
( )。
A. 正、反向电阻相等
B. 正向电阻大 ，反向电阻小
C. 反向电阻比正向电阻大很多倍
D. 正、反向电阻都等于无穷大
32、电路如下图所示，设二极管D 1，D 2，D 3 的正向压降忽略不计，则输出电压u O =
（ ）。
A . －2V B. 0V C. 6V D. 12V
33、半导体稳压二极管正常稳压时，应当工作于（ ）。
A.反向偏置击穿状态
B.反向偏置未击穿状态
C.正向偏置导通状态
D.正向偏置未导通状态
34、结型场效应管利用栅源极间所加的( )来改变导电沟道的电阻。
A.反偏电压
B.反向电流
C.正偏电压
D.正向电流
35、场效应管是属于（ ）控制型器件。
A.电压
B.电流
C.电感
D.电容
36、半导体稳压二极管正常稳压时，应当工作于（ ）。
A.反向偏置击穿状态
B.反向偏置未击穿状态
C.正向偏置导通状态
D.正向偏置未导通状态
37、测量某硅BJT 各电极的对地电压值为V U C 6= ，V U B 2=，V U E 3.1= ，该管
子工作在（ ）
A.放大区
B.截止区
C.饱和区
D.无法判断
38、如图1所示复合管，已知V 1的β1 = 30，V 2的β2 = 50，则复合后的β约为（ ）。
A ．1500 B.80 C.50 D.30
39
）。
A.放大倍数越稳定
B.交流放大倍数越大
C.抑制温漂能力越强
D.输入信号的差模成分越大
二、填空题：
40、根据是否掺入杂质，半导体可分为 半导体和 半导体两大类。
41、N 沟道场效应管中的载流子是 ，P 沟道场效应管中的载流子是 。
42、图1所示处于反向截止状态的PN 结，则a 、b 两区分别是PN 结的 区、 区。
43、PN 结是靠多数载流子的 运动和少数载流子的 运动形成的。
44、 PN 结中内电场阻止 的扩散，推动 的漂移运动。
45、二极管的特性是 ，场效应管是 控制型器件。
46、集成运放是多级 耦合放大器。
47、 BJT 工作在放大区时，其发射结处于 偏置，集电结处于 偏置。
48、集成运放内部是一个具有高放大倍数的 耦合的放大电路，故它的主
要缺点是 ，为了克服这一缺点，输入级一般采用 电路提高
放大倍数，中间级一般采用 负载，放大管多用 ；
为了提高功率，输出级常采用互补对称电路。
49、BJT 是 控制器件，FET 是 控制器件。
50、用万用表的欧姆档对二极管进行正反两次测量，若两次读数都为∞，则此二极管
_____；若两次读数都接近零，则此二极管_____________；若读数一次很大，一次读数小，则此二极管______________。
51、设如右图电路中, D 1为硅二极管, D 2为锗二极管,
则D 1处于 状态, D 2处于 状态, 输出电压
U o 为 伏。
52、 BJT 工作在截止区时，其发射结处于 偏置，集电结处于
53、结型场效应管输入回路PN 结处于 状态，输入电阻 。
54、晶体三极管的输出特性曲线一般分为三个区，即： 、 、 ；
要使三极管工作在放大区必须给发射结加 ，集电结加 。
55、测得工作在放大电路中的晶体管三个电极电位321,,U U U 分别为，
V U V U V U 12,3.11,6321===，则此管是 型三极管，材料为 。
56、理想运放有“虚短”即指 和“虚断”即指 两个重要特性，“虚地”是 的特殊情况。
57、二极管最主要的特性是 。
58、.在选用整流二极管时，主要应考虑参数 、 。
59、在室温下，某三极管的I CBO =8μA ，β=70，穿透电流为 mA 。另一只三极管
的电流值：I B = 20μA 时I C = 1.18m A 、I B = 80μA 时I C = 4.78m A ，该管的β = 。
60、整流二极管的整流作用是利用PN 结的 特性，稳压管的稳压
作用是利用PN 结的 特性。
三、判断题：
61、运放的输入失调电压U IO 是两输入端电位之差。（ ）
62、因为N 型半导体的多子是自由电子，所以它带负电。（ ）
63、本征半导体温度升高后，自由电子数目增多，空穴数基本不变。（ ）
64、P 型半导体中的多数载流子是空穴，因此，P 型半导体带正电。（ ）
65、本征半导体不带电，P 型半导体带正电，N 型半导体带负电。（ ）
66、N 型半导体中的多数载流子是空穴，少数载流子是自由电子。（ ）
67、P 型半导体中的多数载流子是空穴，少数载流子是自由电子。（ ）
68、BJT 的β值越大，放大能力越强，但在选用BJT 时，并不是β值越大越好。（ ）
69、发射结处于反偏的BJT ，它一定工作在截止区。（ ）
70、BJT 是由两个PN 结组合而成的，所以将两个二极管对接，也可以当BJT 使用。（ ）
71、BJT 的输入电阻rbe 是对交流而言的一个动态电阻，在小信号情况下为常数。（ ）
72、在三极管放大电路的三种基本组态中，共集电极放大电路带负载的能力最强。（ ）
73、二极管的反向偏置电压升高时，其正向电阻增大。（ ）
74、处于放大状态的晶体管其基极电流同场效应管的栅极电流差不多。（ ）
75、三极管是双极型管，属于电流控制器件；场效应管是单极性管，属于电压控制器件。
（ ）
76、在运放电路中，闭环增益àf 是指广义的放大倍数。（ ）
77、二极管的反向偏置电压升高时，其正向电阻增大。（ ）
78、小功率晶体二极管2CP12的正向电流在20mA 的基础上增加1倍，它的两端压降
也增加1倍。（ ）
79、双极型晶体管和场效应管都是电流控制型器件。（ ）
80、处于线性工作状态的实际集成运放，在实现信号运算时，两个输入端对地的直流电
阻必须相等，才能防止输入偏置电流带来误差。（ ）
四、分析作图题：
83、画出图中各电路的u 0波形。设u i =10sin ωt(V),且二极管具有理想特性。
84、电路如图（a ）、（b ）所示，稳压管的稳定电压U Z ＝3V ，R 的取值合适，u I 的波形如图（c ）所示。试分别画出u O1和u O2的波形。
u i u i
分析作图题答案：
83
84、解: 解题要点：（1）U Z=(0—3V时，稳压管反向偏置，但没有击穿，所以U O=0V,U Z>3V 时，稳压管反向击穿，工作在稳压状态，它的阴极比阳极高出3V电压。如下图所示。
（2）U Z=(0—3V)时，稳压管反向偏置，但没有击穿，所以U O= U Z，U Z>3V时，稳压管反向击穿，工作在稳压状态，它的阴极比阳极高出3V电压。U O=3V。如下图所示。
一、填空题 1．射极输出器的主要特点是电压放大倍数小于而接近于1， 输入电阻高 、 输出电阻低 。 2．三极管的偏置情况为 发射结正向偏置，集电结反向偏置 时，三极管处于饱和状态。 3．射极输出器可以用作多级放大器的输入级，是因为射极输出器的 输入电阻高 。 4．射极输出器可以用作多级放大器的输出级，是因为射极输出器的 输出电阻低 。 5．常用的静态工作点稳定的电路为 分压式偏置放大 电路。 6．为使电压放大电路中的三极管能正常工作，必须选择合适的 静态工作点 。 7．三极管放大电路静态分析就是要计算静态工作点，即计算 I B 、 I C 、 U CE 三个值。 8．共集放大电路（射极输出器）的 集电极 极是输入、输出回路公共端。 9．共集放大电路（射极输出器）是因为信号从 发射极 极输出而得名。（） 10．射极输出器又称为电压跟随器，是因为其电压放大倍数 电压放大倍数接近于1 。 11．画放大电路的直流通路时，电路中的电容应 断开 。 12．画放大电路的交流通路时，电路中的电容应 短路 。 13．若静态工作点选得过高，容易产生 饱和 失真。 14．若静态工作点选得过低，容易产生 截止 失真。 15．放大电路有交流信号时的状态称为 动态 。 16．当 输入信号为零 时，放大电路的工作状态称为静态。 17．当 输入信号不为零 时，放大电路的工作状态称为动态。 18．放大电路的静态分析方法有 估算法 、 图解法 。 19．放大电路的动态分析方法有 微变等效电路法 、 图解法 。 20．放大电路输出信号的能量来自 直流电源 。 二、选择题 1、在图示电路中，已知U C C ＝12V ，晶体管的 ＝100，' b R ＝100k Ω。当i U ＝0V 时，测 得U B E ＝0.7V ，若要基极电流I B ＝20μA ，则R W 为 k Ω。A A. 465 B. 565 C.400 D.300 2.在图示电路中，已知U C C ＝12V ，晶体管的＝100，若测得I B ＝20μA ，U C E ＝6V ，则 R c ＝ k Ω。A A.3 B.4 C.6 D.300
第3章场效应管及其基本放大电路 3.1 教学内容与要求 本章介绍了场效应管的结构、类型、主要参数、工作原理及其基本放大电路。教学内容与教学要求如表1.1所示。 表3.1 第3章教学内容与要求 3.2 内容提要 3.1.1场效应晶体管 1．场效应管的结构及分类 场效应管是利用输入电压产生的电场效应来控制输出电流的，是电压控制型器件。工作过程中起主要导电作用的只有一种载流子（多数载流子），故又称单极型晶体管。场效应管有两个PN结，向外引出三个电极：漏极D、栅极G和源极S。 场效应管的分类如下： 2．场效应管的工作原理 (1)栅源控制电压的极性 对JFET，为保证栅极电流小，输入电阻大的特点，栅源电压应使PN结反偏。N沟道JFET：U GS<0；P 沟道JFET：U GS>0。 对增强性MOS管，N沟道增强型MOS管，参加导电的是电子，栅源电压应吸引电子形成反型层构成导
电沟道，所以U GS >0；同理，P 沟道增强型MOS 管，U GS <0。 对耗尽型MOS 管，因二氧化硅绝缘层里已经掺入大量的正离子（或负离子：N 沟道掺入正离子；P 沟道掺入负离子），吸引衬底的电子（或空穴）形成反型层，即U GS =0时，已经存在导电沟道，所以，栅源电压U GS 可正可负。 (2) 夹断电压U GS(off)和开启电压U GS(th) 对JFET 和耗尽型MOS 管，当｜U G S ｜增大到一定值时，导电沟道就消失（称为夹断），此时的栅源电压称为夹断电压U GS(off)。N 沟道场效应管U GS(off ) <0；P 沟道场效应管U GS(off ) >0。 对增强型MOS 管，当?U GS ?增加到一定值时，才会形成导电沟道，把开始形成反型层的栅源电压称为开启电压U GS(th)。N 沟道增强型MOS 管U GS(th ) >0；P 沟道增强型MOS 管U GS(th ) <0。 (3) 栅源电压u GS 对漏极电流i D 的控制作用 场效应管的导电沟道是一个可变电阻，栅源电压u GS 可以改变导电沟道的尺寸和电阻的大小。当u DS =0时，u GS 变化，导电沟道也变化但处处等宽，此时漏极电流i D =0；当u DS ≠0时，产生漏极电流，i D ≠0，沿沟道产生了电位梯度使导电沟道变得不等宽。 当u GS 一定，?u DS ?增大到一定大小时，在漏极一侧导电沟道被夹断，称为预夹断。 导电沟道预夹断前，?u DS ?增大，?i D ?增大，漏源间呈现电阻特性，但u GS 不同，对应的电阻不同。此时，场效应管可看成受u GS 控制的可变电阻。 导电沟道预夹断后，?u DS ?增大，i D 几乎不变。但是，随u GS 变化，i D 也变化，对应不同的u GS ，i D 的值不同。即i D 几乎仅仅决定于u GS ，而与u DS 无关。栅源电压u GS 的变化，将有效地控制漏极电流i D 的变化，即体现了栅源电压u GS 对漏极电流i D 的控制作用。 3．效应管的伏安特性 效应管的伏安特性有输出特性和转移特性。 (1) 输出特性：指当栅源电压u GS 为常量时，漏极电流i D 与漏源电压u DS 之间的关系，即 常数==GS )(DS D u u f i （3-1） 场效应管有四个工作区域： 可变电阻区：导电沟道预夹断前，此时场效应管是一个受u GS 控制的可变电阻。 恒流区：导电沟道预夹断后，此时漏极电流i D 仅决定于u GS ，场效应管相当于一个栅源电压控制的电流源。场效应管作为放大器件应用时，都工作在该区域。 截止区：导电沟道被全部夹断，i D ≈0。 击穿区：?u DS ?太大，靠近漏区的PN 结被击穿，i D 急剧增加，很快会烧毁管子。不允许场效应管工作在击穿区。 (2) 转移特性：指当漏源电压u DS 为常量时，漏极电流i D 与栅源电压u GS 之间的关系，即 常数 ==DS )(GS D u u f i （3-2） 转移特性表示栅源电压u GS 对漏极电流i D 的控制作用。 4．场效应管的主要参数 (1) 直流参数：夹断电压U GS （off ）；开启电压U GS(th)；饱和漏极电流I DSS ；直流输入电阻R GS(DC)。 (2) 交流参数：低频跨导g m ；极间电容。 (3) 极限参数：最大漏极电流I DM ；最大漏源电压U (BR)DS ； 最大栅源电压U (BR)GS ；最大耗散功率P DM 。 3.1.2场效应管放大电路 1. 场效应管的低频小信号模型 场效应管的低频小信号模型，如图3-1(a)所示，简化的低频小信号模型，如图3-1(b)所示。
半导体三极管及其放大电路 一、选择题 1. 晶体管能够放大的外部条件是___________ a 发射结正偏，集电结正偏 b 发射结反偏，集电结反偏 c 发射结正偏，集电结反偏 答案：c 2. 当晶体管工作于饱和状态时，其___________ a 发射结正偏，集电结正偏 b 发射结反偏，集电结反偏 c 发射结正偏，集电结反偏 答案：a 3. 对于硅晶体管来说其死区电压约为__________ a 0.1V b 0.5V c 0.7V 答案：b 4. 锗晶体管的导通压降约|UBE|为___________ a 0.1V b 0.3V c 0.5V 答案：b 5. 测得晶体管三个电极的静态电流分别为0.06mA,3.66mA和3.6mA。则该管的B为_________ a 40 b 50 c 60 答案：c 6. 反向饱和电流越小，晶体管的稳定性能 ___________ a 越好 b 越差 c 无变化 答案：a 7. 与锗晶体管相比，硅晶体管的温度稳定性能 ____________ a 高 b 低 c 一样 答案：a 8. 温度升高，晶体管的电流放大系数 __________ a 增大 b 减小 c 不变 答案：a 9. 温度升高，晶体管的管压降|UBE| __________ a 升高 b 降低 c 不变 答案：b 10. 对PNP 型晶体管来说，当其工作于放大状态时，____________ 极的电位最低。 a 发射极 b 基极 c 集电极 答案：c 11. 温度升高，晶体管输入特性曲线___________ a 右移 b 左移 c 不变 答案：b 12. 温度升高，晶体管输出特性曲线___________ a 上移 b 下移 c 不变 答案：a 12. 温度升高，晶体管输出特性曲线间隔_____________ a 不变 b 减小 c 增大 答案：c 12.晶体管共射极电流放大系数B与集电极电流Ic的关系是___________ a 两者无关 b 有关 c 无法判断 答案：a 15. 当晶体管的集电极电流Icm>Ic 时，下列说法正确的是_____________ a晶体管一定被烧毁b晶体管的PC=PCM c晶体管的B—定减小 答案：c 16. 对于电压放大器来说，越小，电路的带负载能力越强____________ a 输入电阻 b 输出 c 电压放大倍数答案：b 17. ___________________________________________________________________________ 测得晶体管三个电极对地的电压分别为-2V 、-8V 、-2.2V ，则该管为________________________________ a NPN 型锗管 b PNP 型锗管 c PNP 型硅管答案：b
场效应管放大电路 一、选择填空（只填①、②…字样） 1．晶体管是依靠 ⑤ 导电来工作的 ⑦ 器件；场效应管是依靠 ① 导电来工作的 ⑥ 器件（①多数载流子，②少数载流子，③电子，④空穴，⑤多数载流子和少数载流子，⑥单极型，⑦双极型，⑧无极型）。 2．晶体管是 ② ；场效应管是 ① （①电压控制器件；②电流控制器件） 3．晶体管的输入电阻比场效应管的输入电阻 ③ （①大得多；②差不多；③小得多）。 4．晶体管的集电极电流 ② ；场效应管的漏极电流 ① （①穿过一个PN 结，② 穿过两个PN 结，③不穿过PN 结） 5．放大电路中的晶体管应工作在 ② ；场效应管应工作在 ① （①饱和区，②放大区，③截止区，④夹断区，⑤可变电阻区）。 6．绝缘栅型场效应管是利用改变 栅源两极 的大小来改变 沟道电阻 的大小，从而 达到控制 漏极电流 的目的；根据 栅源两极电压为零 时，有无 漏极电流 的差别，MOS 管可分为 耗尽 型和 增强 型两种类型。 7．NMOS 管最大的优点是 输入电阻较大 ；其栅—源电压的极性 为负 ，漏—源电压的极性 为正 ；对于增强型NMOS 管，这两种电压的极性 为正 ，对增强型PMOS 管这两种电压的极性为 负 。 8．耗尽型场效应管在恒流区的转移特性方程为()D GS DS i f u u ==常数，它们都是反映 栅源两端电 压 对 漏极电流 控制特性的。 9、当场效应管的漏极直流电流I D 从2mA 变为4mA 时，它的低频跨导g m 将 。 A.增大 B.不变 C.减小 答案：A 二、解答题 2.已知场效应管的输出特性曲线如图P1.22所示，画出它在恒流区的转移特性曲线。 图P1.22 解：在场效应管的恒流区作横坐标的垂线〔如解图P1.22（a ）所示〕，读出其与各条曲线交点的纵坐标值及U GS 值，建立i D ＝f （u GS ）坐标系，描点，连线，即可得到转移特性曲线，如解图P1.22（b ）所示。
三极管放大电路 一、在括号内用“ ”或“×”表明下列说法是否正确。 （1）可以说任何放大电路都有功率放大作用；（） （2）放大电路中输出的电流和电压都是由有源元件提供的；（） （3）电路中各电量的交流成份是交流信号源提供的；（） （4）放大电路必须加上合适的直流电源才能正常工作；（） （5）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；（） （6）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）√（2）×（3）×（4）√（5）× （6）× 二、试分析图T2.2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。
图T2.2 解：（a）不能。因为输入信号被V B B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C2短路。 （f）不能。因为输出信号被V CC短路，恒为零。 （g）可能。 （h）不合理。因为G-S间电压将大于零。 （i）不能。因为T截止。
三、在图T2.3所示电路中， 已知V CC ＝12V ，晶体管的β＝100，' b R ＝ 100k Ω。填空：要求先填文字表达式后填得数。 （1）当i U &＝0V 时，测得U B E Q ＝0.7V ，若要基极电流I B Q ＝20μA ， 则' b R 和R W 之和R b ＝ ≈ k Ω；而若测得U C E Q ＝6V ，则R c ＝ ≈ k Ω。 （2）若测得输入电压有效值i U =5mV 时，输出电压有效值' o U ＝0.6V ， 则电压放大倍数 u A &＝ ≈ 。 若负载电阻R L 值与R C 相等 ，则带上负载 图T2.3 后输出电压有效值o U ＝ ＝ V 。 解：（1）3 )( 565 )(BQ CEQ CC BQ BEQ CC ，；， I U V I U V β-- 。 （2）0.3 120 ' o L C L i o U R R R U U ?-＋； － 。 四、已知图T2.3所示电路中V CC ＝12V ，R C ＝3k Ω，静态管压降U C E Q ＝6V ；并在输出端加负载电阻R L ，其阻值为3k Ω。选择一个合适的答案填入空内。 （1）该电路的最大不失真输出电压有效值U o m ≈ ； A.2V B.3V C.6V （2）当i U &＝1mV 时，若在不失真的条件下，减小R W ，则输出电压的幅值将 ； A.减小 B.不变 C.增大 （3）在i U &＝1mV 时，将R w 调到输出电压最大且刚好不失真，若此时增大输入电压，则输出电压波形将 ； A.顶部失真 B.底部失真 C.为正弦波 （4）若发现电路出现饱和失真，则为消除失真，可将 。 A.R W 减小 B.R c 减小 C.V CC 减小 解：（1）A （2）C （3）B （4）B
第3章场效应管放大电路 3-1判断下列说法是否正确，用“√”和“×”表示判断结果填入空内。 （1）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。（?） （2）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。（?） 3-2选择正确答案填入空内。 （1）U GS＝0V时，不能够工作在恒流区的场效应管有 B 。 A. 结型管 B. 增强型MOS管 C. 耗尽型MOS管 （2）当场效应管的漏极直流电流I D从2mA变为4mA时，它的低频跨导g m将 A 。 A.增大 B.不变 C.减小 3-3改正图P3-3所示各电路中的错误，使它们有可能放大正弦波电压。要求保留电路的共源接法。 图P3-3 解：（a）源极加电阻R S。 （b）漏极加电阻R D。 （c）输入端加耦合电容。 （d）在R g支路加－V G G，＋V D D改为－V D D 改正电路如解图P3-3所示。
解图P3-3 3-4已知图P3-4(a)所示电路中场效应管的转移特性和输出特性分别如图（b）(c)所示。 A 、R i和R o。（1）利用图解法求解Q点；（2）利用等效电路法求解 u 图P3-4
解：（1）在转移特性中作直线u G S ＝－i D R S ，与转移特性的交点即为Q 点；读出坐标值，得出I D Q ＝1mA ，U G S Q ＝－2V 。如解图P3-4（a ）所示。 解图P3-4 在输出特性中作直流负载线u D S ＝V D D －i D （R D ＋R S ），与U G S Q ＝－2V 的那条输出特性曲线的交点为Q 点，U D S Q ≈3V 。如解图P3-4（b ）所示。 （2）首先画出交流等效电路（图略），然后进行动态分析。 mA/V 12DQ DSS GS(off)GS D m DS =-=??=I I U u i g U Ω ==Ω==-=-=k 5 M 1 5D o i D m R R R R R g A g u & 3-5 已知图P3-5（a ）所示电路中场效应管的转移特性如图（b ）所示。求解 电路的Q 点和u A &。 图P3-5 解：（1）求Q 点： 根据电路图可知， U G S Q ＝V G G ＝3V 。 从转移特性查得，当U G S Q ＝3V 时的漏极电流 I D Q ＝1mA
1 15-009、 电路如图P2.6所示，已知晶体管β＝50，在下列情况下，用直流电压表测晶体管的集电极电位，应分别为多少？设V C C ＝12V ，晶体管饱和管压降U C ES ＝0.5V 。 （1）正常情况 （2）R b 1短路 （3）R b 1开路 （4）R b 2开路 （5）R C 短路 图P2.6 解：设U B E ＝0.7V 。则 （1） 基极静态电流 V 4.6mA 022.0c C CC C b1BE b2BE CC B ≈-=≈--= R I V U R U R U V I （2）由于U B E ＝0V ，T 截止，U C ＝12V 。 （3）临界饱和基极电流 mA 045.0 c CES CC BS ≈-=R U V I β 实际基极电流 mA 22.0 b2BE CC B ≈-= R U V I 由于I B ＞I B S ，故T 饱和，U C ＝U C ES ＝0.5V 。 （4）T 截止，U C ＝12V 。 （5）由于集电极直接接直流电源，U C ＝V C C ＝12V
15-011、图1-5中,a 管为（NPN ）型管，处于（放大 ）状态；b 管为（PNP ）型管，处于（ 断路 ）状态。 图 1 –5a 图 1 –5b 15-301、 例题 5-1 (P151) 晶体管放大电路如图所示，已知U CC = 6 V ，U CES = 1 V , R S =100 Ω, R B =265 kΩ，R C = 3kΩ，R L =3kΩ，β=50。 （1）计算BQ I ，CQ I ，CEQ U （2）计算u A , i R ，0R （3）计算m ax 0U ； 。 解：(1)mA R U U I B BE CC BQ 02.0265 7 .06=-=-= 1==B CQ I I β (mA) 3316=?-=?-=C C CC CE R I U U (V) (2)、6.102 .126 5130026) 1(300=?+=++=E be I r β (KΩ) 2V 8V 2．7V 9V 3V 0V
利用场效应管实现放大电路 一、设计题目 设计一个场效应管放大器，要求电压增益大于40，输出阻抗小与500欧姆，电源电压15V，输出信号峰峰值不小于8 V，非线性失真度小于10%。 二、技术参数要求 1, 要求电压增益大于40 2,输出阻抗小与500欧姆 3,电源电压15V 4,输出信号峰峰值不小于8 V 5,非线性失真度小于10% 三、所用设备、仪器及清单 示波器一个、信号发生器一个、直流稳压电源一个、数字万用表一个、3DJ6F场效应管三个、47μF电容五个、面包板一个、电阻若干。 四、电路图 五、原理介绍
(1)转移特性栅极电压对漏极电流的控制作用称为转移特性，若用曲线表示，该曲线就称为转移特性曲线。它的定义是：漏极电压UDS恒定时，漏极电流ID同栅极电压UGS的关系，即结型场效应管的转移特性曲线如图所示。图中的Up为夹断电压，此时源极与漏极间的电阻趋于无穷大，管子截止。在UP电压之后，若继续增大UGS就可能会出现反向击穿现象而损坏管子。 (2)输出特性UDS与ID的关系称为输出特性，若用曲线表示，该曲线就称为输出特性曲线。它的定义是：当栅极电压UGS恒定时，ID随UDS的变化关系，即结型场效应管的输出特性曲线如图所示。结型场效应管的输出特性曲线分为三个区，即可变电阻区、饱和区及击穿区。当UDS较小时，是曲线的上升部分，它基本上是通过原点的一条直线，这时可以把管子看成是一个可变电阻。当UDS增加到一定程度后，就会产生预夹断，因此尽管UDS再增加，但IS基本不变。因此预夹断点的轨迹就是两种工作状态的分界线。把曲线上UDS=UGS-UP的点连接起来，便可得到预夹断时的轨迹。轨迹左边对应不同UGS值的各条直线，通称为可变电阻区；
晶体三极管及放大电路练习题 一、填空题 1、三极管的输出特性曲线可分为三个区域，即______区、______区和______区。当三极管工作在______区时，关系式IC=βIB才成立；当三极管工作在______区时，IC=0；当三极管工作在______区时，UCE≈0。 2、NPN型三极管处于放大状态时，三个电极中电位最高的是______，______极电位最低。 3、晶体三极管有两个PN结，即________和________，在放大电路中________必须正偏，________反偏。 4、晶体三极管反向饱和电流ICBO随温度升高而________，穿透电流ICEO随温度升高而________，β值随温度升高而________。 5、硅三极管发射结的死区电压约为________V，锗三极管发射结的死区电压约为 ________V，晶体三极管处在正常放大状态时，硅三极管发射结的导通电压约为 ________V，锗三极管发射结的导通电压约为________V。 6、输入电压为20mV，输出电压为2V，放大电路的电压增益为________。 7、多级放大电路的级数愈多则上限频率fH越_________。 8当半导体三极管的正向偏置，反向偏置偏置时，三极管具有放大作用，即极电流能控制极电流。 9、(2-1，低)根据三极管的放大电路的输入回路与输出回路公共端的不同，可将三极管放大电路分为，，三种。 10、(2-1，低)三极管的特性曲线主要有曲线和曲线两种。 11、(2-1，中)三极管输入特性曲线指三极管集电极与发射极间所加电压V CE一定时， 与之间的关系。 12、(2-1，低)为了使放大电路输出波形不失真,除需设置外,还需输入信号。 13、(2-1，中)为了保证不失真放大，放大电路必须设置静态工作点。对NPN管组成的基本共射放大电路，如果静态工作点太低，将会产生失真，应调R B，使其，则I B，这样可克服失真。 14、(2-1，低)共发射极放大电路电压放大倍数是与的比值。 15、(2-1，低)三极管的电流放大原理是电流的微小变化控制电流的较大变化。 16、(2-1，低)共射组态既有放大作用，又有放大作用。 17、(2-1，中)共基组态中，三极管的基极为公共端，极为输入端，极为输出端。 18、(2-1，难)某三极管3个电极电位分别为V E=1V,V B=1.7V,V C=1.2V。可判定该三极管是工作于区的型的三极管。 19、(2-1，难)已知一放大电路中某三极管的三个管脚电位分别为①3.5V，②2.8 V，③5V，试判断： a．①脚是，②脚是，③脚是（e, b，c）； b．管型是（NPN，PNP）； c．材料是（硅，锗）。 20、(2-1，中)晶体三极管实现电流放大作用的外部条件是，电流分配关系是。 21、(2-1，低)温度升高对三极管各种参数的影响，最终将导致I C，静态工作点。 22、(2-1，低)一般情况下，晶体三极管的电流放大系数随温度的增加而，发射结的导通压降V BE则随温度的增加而。 23、(2-1，低)画放大器交流通路时，和应作短路处理。 24、(2-2，低)在多级放大器里。前级是后级的，后级是前级的。 25、(2-2，低)多级放大器中每两个单级放大器之间的连接称为耦合。常用的耦合方式有：，，。 26、(2-2，中)在多级放大电路的耦合方式中，只能放大交流信号，不能放大直流信号的是放大电路，既能放大直流信号，又能放大交流信号的是放大电
第3章 场效应管及其放大电路例题解析 例3．1 试将场效应管栅极和漏极电压对电流的控制机理，与双极型晶体管基极和集电极电压对电流的控制机理作一比较。 场效应管栅极电压是通过改变场效应管导电沟道的几何尺寸来控制电流。漏极电压则改变导电沟道几何尺寸和加速载流子运动。双极型三极管基极电压是通过改变发射结势垒高度来控制电流，集电极电压(在放大区)是通过改变基区宽度，从而改变基区少子密度梯度来控制电流。 例3．2 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 。 解 由图3．1可至知，此JFET 的饱和漏电流I DSS ≈4mA ，夹断电压V P ≈-4V 。 例3．3 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 。 解 由图3．2可得：饱和漏电流I DSS ≈4mA ，夹断电压V P ≈-4V ，V GS ＝-2V 时，用作图法求得跨导近似为：ms g m 2.1) 2(14.16.2=----≈ 例３．4 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。 解 (1) 画出其微变等效电路，如图3．4所示。其中考虑到ｒＧＳ很大，可认为ｒＧＳ开路，由电路图可知， V V V R R R V DD G 42010 )51200(105133 212=??+?=+= 并可列出 D D S G G S I I R V V 310104?-=-= 图3．1 图3． 2
南昌大学实验报告 学生姓名：学号：专业班级：生医091 实验类型：□验证□综合□设计□创新实验日期：20110615 实验成绩：实验十三基于Multisim的场效应管放大器电路设计 一、实验目的： 1、场效应管电路模型、工作点、参数调整、行为特征观察方法 2、研究场效应放大电路的放大特性及元件参数的计算 3、进一步熟悉放大器性能指标的测量方法 二、实验原理： 1．场效应管的特点 场效应管与双极型晶体管比较有如下特点： (1)场效应管为电压控制型元件； (2)输入阻抗高(尤其是MOS场效应管)； (3)噪声系数小； (4)温度稳定性好，抗辐射能力强； (5)结型管的源极(S)和漏极(D)可以互换使用，但切勿将栅(G)源(S)极电压的极性接反，以免PN结因正偏过流而烧坏。对于耗尽型MOS管，其栅源偏压可正可负，使用较灵活。 和双极型晶体管相比场效应管的不足之处是共源跨导gm。值较低(只有ms级)，MOS管的绝缘层很薄，极容易被感应电荷所击穿。因此，在用仪器测量其参数或用烙铁进行焊接时，都必须使仪器、烙铁或电路本身具有良好的接地。焊接时，一般先焊S极，再焊其他极。不用时应将所有电极短接。 2．偏置电路和静态工作点的确定 与双极型晶体管放大器一样，为使场效应管放大器正常工作，也需选择恰当的直流偏置电路以建立合适的静态工作点。 场效应管放大器的偏置电路形式主要有自偏压电路和分压器式自偏压电路(增强型MOS管不能采用自偏压电路)两种。 三、实验内容及步骤 1．场效应管共源放大器的调试 (1)连接电路。按图2.4.1在模拟电路实验板上插接好电路，场效应管选用N沟道结型管
3DJ6D，静态工作点的设置方式为自偏压式。直流稳压电源调至18V并接好(注意:共地) (2)测量静态工作点 调节电阻R使V D为2.43V左右，并测量此时的Vg、Vs ，填入表2.4.1，并计算。 表2.4.1静态工作点 将函数发生器的输出端接到电路的输入端。使函数发生器输出正弦波并调=2mV，f=lkHz。用示波器观察输出波形，(若有失真，应重调静态工作点，使波形不失真)，并用示波器测量输出电压Vo，计算Av (4)测量输入及输出阻抗 用换算法测量放大器的输入电阻，在输入回路串接已知阻值的电阻R，但必须注意，由于场效应管放大器的输入阻抗很高，若仍用直接测量电阻R两端对地电Vs 和Vi进行换算的方法，将会产生两个问题： (1)由于场效应管放大器Ri高，测量时会引人干扰； (2)测量所用的电压表的内阻必须远大于放大器的输入电阻Ri，否则将会产生较大的测量误差。为了消除上述干扰和误差，可以利用被测放大器的隔离作用，通过测量放大器输出电压来进行换算得到Ri。图为测量高输入阻抗的原理图。方法是：先闭合开关S(R=0)，输入信号电压Vs，测出相应的输出电压V01，然后断开S，测出相应的输出电压V02，因为两次测量中和是基本不变的，所以 R i=V O2/(V O1-V O2)R 输出电阻测量:在放大器输入端加入一个固定信号电压Vs ，分别测量当已知负载R L断开和接上的输出电压V0和V0L。则 R0=（V0 / V0L -1）R L
一、填空题 1．射极输出器的主要特点是电压放大倍数小于而接近于1，输入电阻高、输出电阻低。 2．三极管的偏置情况为发射结正向偏置，集电结反向偏置时，三极管处于饱和状态。 3．射极输出器可以用作多级放大器的输入级，是因为射极输出器的输入电阻高。 4．射极输出器可以用作多级放大器的输出级，是因为射极输出器的输出电阻低。 5．常用的静态工作点稳定的电路为分压式偏置放大 电路。 6．为使电压放大电路中的三极管能正常工作，必须选择合适的静态工作点。 7．三极管放大电路静态分析就是要计算静态工作点，即计算、、三个值。 8．共集放大电路（射极输出器）的集电极极是输入、输出回路公共端。 : 9．共集放大电路（射极输出器）是因为信号从发射极极输出而得名。（） 10．射极输出器又称为电压跟随器，是因为其电压放大倍数电压放大倍数接近于1 。 11．画放大电路的直流通路时，电路中的电容应断开。
12．画放大电路的交流通路时，电路中的电容应短路。 13．若静态工作点选得过高，容易产生饱和失真。 14．若静态工作点选得过低，容易产生截止失真。 15．放大电路有交流信号时的状态称为动态。 16．当输入信号为零时，放大电路的工作状态称为静态。 17．当输入信号不为零时，放大电路的工作状态称为动态。 18．放大电路的静态分析方法有估算法、图解 法。 （ 19．放大电路的动态分析方法有微变等效电路法、图解法。 20．放大电路输出信号的能量来自直流电源。 二、选择题 1、在图示电路中，已知＝12V，晶体管的＝100，' R＝100k b Ω。当 U＝0V时，测得＝，若要基极电流＝20μA，则为kΩ。 i A A. 465 B. 565 2.在图示电路中，已知＝12V，晶体管的＝100，若测得＝
* 课程设计报告 题目：场效应管放大电路设计 学生姓名： *** 学生学号： ******** 系别：电气信息工程院 专业：通信工程 届别： 2014届 指导教师： ** 电气信息工程学院制 2013年3月
场效应管放大电路设计 学生：** 指导教师：** 电气信息工程学院通信工程专业 1、课程设计任务和要求： 1.1 场效应管电路模型、工作点、参数调整、行为特征观察方法 1.2 研究场效应放大电路的放大特性及元件参数的计算 1.3 进一步熟悉放大器性能指标的测量方法 2、课程设计的研究基础： 2.1 场效应管的特点 场效应管与双极型晶体管比较有如下特点： (1)场效应管为电压控制型元件； (2)输入阻抗高(尤其是MOS场效应管)； (3)噪声系数小； (4)温度稳定性好，抗辐射能力强； (5)结型管的源极(S)和漏极(D)可以互换使用，但切勿将栅(G)源(S)极电压的极性接反，以免PN结因正偏过流而烧坏。对于耗尽型MOS管，其栅源偏压可正可负，使用较灵活。 场效应晶体管（Field Effect Transistor缩写(FET)）简称场效应管。场效应管，FET 是一种电压控制电流器件。其特点是输入电阻高，噪声系数低，受温度和辐射影响小。因而特别使用于高灵敏度、低噪声电路中。场效应管的种类很多，按结构可分为两大类：结型场效应管、JFET和绝缘栅型场效应管IGFET。结型场效应管又分为N沟道和P 沟道两种。绝缘栅场效应管主要指金属一氧化物—半导体MOS场效应管。MOS管又分为“耗尽型”和“增强型”两种，而每一种又分为N沟道和P沟道。结型场效应管是利用导电沟道之间耗尽区的宽窄来控制电流的输入电阻105---1015 之间，绝缘栅型是利感应电荷的多少来控制导点沟道的宽窄从而控制电流的大小、其输入阻抗很高(其栅极与其他电极互相绝缘)以及它在硅片上的集成度高，因此在大规模集成电路中占有极其重要的地位。由多数载流子参与导电，也称为单机型晶体管。它属于电压控制型
放大电路测试试题 一、填空题 1、当NPN半导体三极管的正向偏置，反向偏置偏置时，三极管具有放大作用，即极电流能控制极电流。 2、根据三极管的放大电路的输入回路与输出回路公共端的不同，可将三极管放大电路分为，，三种。 3、三极管的特性曲线主要有曲线和曲线两种。 4、三极管输入特性曲线指三极管集电极与发射极间所加电压V CE一定时，与 之间的关系。 5、为了保证不失真放大，放大电路必须设置静态工作点。对NPN管组成的基本共射放大电路，如果静态工作点太低，将会产生失真，应调R B，使其，则I B，这样可克服失真。 6、共发射极放大电路电压放大倍数是与的比值。 7、三极管的电流放大原理是电流的微小变化控制电流的较大变化。 8、共射组态既有放大作用，又有放大作用。 9、某三极管3个电极电位分别为V E=1V,V B=1.7V,V C=1.2V。可判定该三极管是工作于 区的型的三极管。 10、已知一放大电路中某三极管的三个管脚电位分别为①3.5V，②2.8 V，③5V，试判断： a．①脚是，②脚是，③脚是（e, b，c）； b．管型是（NPN，PNP）； c．材料是（硅，锗）。 11、画放大器交流通路时，和应作短路处理。 二、选择题 1、下列数据中，对NPN型三极管属于放大状态的是。 A、V BE>0,V BE
第二章练习题 一、填空题： 1．晶体管工作在饱和区时发射结偏；集电结偏。 2．三极管按结构分为_ 和两种类型，均具有两个PN结，即______和______。 3.三极管是___________控制器件。 4.放大电路中，测得三极管三个电极电位为U1=6.5V,U2=7.2V,U3=15V，则该管是______类型管子，其中_____极为集电极。 5．三极管的发射结和集电结都正向偏置或反向偏置时，三极管的工作状态分别是__ __和______。 6.三极管有放大作用的外部条件是发射结________，集电结______。 7．三极管按结构分为______和______两种类型，均具有两个PN结，即___________和_________。 8．若一晶体三极管在发射结加上反向偏置电压，在集电结上也加上反向偏置电压，则这个晶体三极管处于＿＿＿＿＿＿状态。 8、某三极管3个电极电位分别为V E=1V,V B=1.7V,V C=1.2V。可判定该三极管是工作于区的型的三极管。 9、已知一放大电路中某三极管的三个管脚电位分别为①3.5V，②2.8 V，③5V，试判断： a．①脚是，②脚是，③脚是（e, b，c）； b．管型是（NPN，PNP）； c．材料是（硅，锗）。 二、选择题： 1、下列数据中，对NPN型三极管属于放大状态的是。 A、V BE>0,V BE
第三章场效应管放大电路 本章内容简介 场效应管是利用改变外加电压产生的电场强度来控制其导电能力的半导体器件。它具有双极型三极管的体积小、重量轻、耗电少、寿命长等优点，还具有输入电阻高、热稳定性好、抗辐射能力强、噪声低、制造工艺简单、便于集成等特点。在大规模及超大规模集成电路中得到了广泛的应用。场效应管的分类根据结构和工作原理的不同，场效应管可分为两大类：结型场效应管(JFET)和绝缘栅型场效应管(IGFET)。 （一）主要内容: ?结型场效应管的结构及工作原理 ?金属-氧化物-半导体场效应管的结构及工作原理 ?场效应管放大电路的静态及动态性能分析 （二）教学要点： ?了解结型场效应管和MOS管的工作原理、特性曲线及主要参数 ?掌握用公式法和小信号模型分析法分析其放大电路的静态及动态性能 ?了解三极管及场效应管放大电路的特点 （三）基本要求: 介绍结型场效应管和MOS管的工作原理、特性曲线，重点介绍用公式法和小信号模型分析法分析其放大电路静态及动态性能。
3.1 结型场效应管 3.1.1 JFET的结构和工作原理 1. 结构 在一块N型半导体材料的两边各扩散 一个高杂质浓度的P+ 区,就形成两个不对 称的PN结，即耗尽层。把两个P+区并联在 一起，引出一个电极g，称为栅极，在N 型半导体的两端各引出一个电极，分别称 为源极s和漏极d。 场效应管的与三极管的三个电极的对 应关系： 栅极g—基极b；源极s—发射极e；漏极d —集电极c 夹在两个PN结中间的区域称为导电沟道（简称沟道）。 如果在一块P型半导体的两边各扩散一 个高杂质浓度的N+区，就可以制成一个P沟 道的结型场效应管。P沟道结型场效应管的 结构示意图和它在电路中的代表符号 如图所示。 2. 工作原理 v GS对i D的控制作用 为便于讨论，先假设漏－源极间所加的电压v DS=0。 (a) 当v GS=0时，沟道较宽，其电阻较小。 (b) 当v GS<0，且其大小增加时，在这个反偏电压的作用下，两个PN结耗尽层将加宽。由于N区掺杂浓度小于P+区，因此，随着|v GS| 的增加，耗尽层将主要向N沟道中扩展，使沟道变窄，沟道电阻增大。当|v GS| 进一步增大到一定值|V P| 时，两侧的耗尽层将在沟道中央合拢，沟道全部被夹断。由于耗尽层中没有载流子，因此这时漏－源极间的电阻将趋于无穷大，即使加上一定的电压v DS，漏极电流i D也将为零。这时的栅－源电压v GS称为夹断电压，用V P表示。在预夹断处：V GD=V GS －V DS =V P 上述分析表明: (a)改变栅源电压v GS的大小，可以有效地控制沟道电阻的大小。
第四章场效应管放大电路 本章内容简介 场效应管是利用改变外加电压产生的电场强度来控制其导电能力的半导体器件。它具有双极型三极管的体积小、重量轻、耗电少、寿命长等优点，还具有输入电阻高、热稳定性好、抗辐射能力强、噪声低、制造工艺简单、便于集成等特点。在大规模及超大规模集成电路中得到了广泛的应用。场效应管的分类根据结构和工作原理的不同，场效应管可分为两大类：结型场效应管(JFET)和绝缘栅型场效应管(IGFET)。 4.1 结型场效应管 4.1.1 JFET的结构和工作原理 1. 结构 在一块N型半导体材料的两边各扩散 一个高杂质浓度的P+ 区,就形成两个不对 称的PN结，即耗尽层。把两个P+区并联在 一起，引出一个电极g，称为栅极，在N 型半导体的两端各引出一个电极，分别称 为源极s和漏极d。 场效应管的与三极管的三个电极的对应关系： 栅极g—基极b；源极s—发射极e；漏极d—集电极c夹在两个PN结中间的区域称为导电沟道（简称沟道）。 如果在一块P型半导体的两边各扩散一 个高杂质浓度的N+区，就可以制成一个P沟 道的结型场效应管。P沟道结型场效应管的
结构示意图和它在电路中的代表符号
如图所示。 2. 工作原理 v GS对i D的控制作用 为便于讨论，先假设漏－源极间所加的电压v DS=0。 (a) 当v GS=0时，沟道较宽，其电阻较小。 (b) 当v GS<0，且其大小增加时，在这个反偏电压的作用下，两个PN结耗尽层将加宽。由于N 区掺杂浓度小于P+区，因此，随着|v GS| 的增加，耗尽层将主要向N沟道中扩展，使沟道变窄，沟道电阻增大。当|v GS| 进一步增大到一定值|V P| 时，两侧的耗尽层将在沟道中央合拢，沟道全部被夹断。由于耗尽层中没有载流子，因此这时漏－源极间的电阻将趋于无穷大，即使加上一定的电压v DS，漏极电流i D也将为零。这时的栅－源电压v GS称为夹断电压，用V P表示。在预夹断处：V GD=V GS－V DS =V P 上述分析表明: (a)改变栅源电压v GS的大小，可以有效地控制沟道电阻的大小。 (b)若同时在漏源-极间加上固定的正向电压v DS，则漏极电流i D将受v GS的控制，|v GS|增大时，沟道电阻增大，i D减小。 (c)上述效应也可以看作是栅－源极间的偏置电压在沟道两边建立了电场，电场强度的大小控制了沟道的宽度，即控制了沟道电阻的大小，从而控制了漏极电流i D的大小。 v DS对i D的影响 设v GS值固定，且V P 三极管放大电路 在括号内用“ ”或“X”表明下列说法是否正确。 （1）可以说任何放大电路都有功率放大作用；（） （2）放大电路中输出的电流和电压都是由有源元件提供的；（） （3）电路中各电量的交流成份是交流信号源提供的；（） （4）放大电路必须加上合适的直流电源才能正常工作；（） （5）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；（） （6）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 ) V ( 2) X ( 3) X ( 4) V ( 5) X 二、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。 (d) te) if) (g) (hl (i) 解：（a）不能。因为输入信号被V 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C2短路。 （f）不能。因为输出信号被V CC短路，恒为零。 （g）可能。 （h）不合理。因为G-S间电压将大于零。 （i）不能。因为T截止。 三、在图所示电路中， 已知V 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 i = 0V 时，测得U B EQ =，若要基极 电流I BQ = 20 A , 贝U Rb 和 R W 之和 R b = 疋 k Q ;而若 测得 U CEQ = 6V ,贝y R c = 疋 k Q o (2) 若测得输入电压有效值U j =5mV 时，输 出电压有效值U 。 =, 则电压放大倍数 代= ? o 若负载电阻R L 值与R c 相等，则带上负载 图 ___________________ 后输出电压有效值U 。= = V o (2) U 。U i -120 四、已知 图所示 电路中V cc = 12V , R c = 3k Q ,静态管压降U CEQ = 6V ;并在 输出端加负载电 阻R.,其阻值为3k Q o 选择一个合适的答案填入空内。 (1) 该电路的最大不失真输出电 压有效值U 0m - _____ (2) 当U i = 1mV 时，若在不失真的条件下，减小R w ,则输出电压的幅 值将 ________ ; A.减小 B.不变 C.增大 (3) 在U i = 1mV 时，将R w 调到输出电压最大且刚好不失真，若此时增 大输入电压，则输出电压波形将 _______________ ; A.顶部失真 B.底部失真 c.为正弦波 (4) 若发现电路出现饱和失真，则为消除失真，可将 _____________________ o 减小 减小 减小 解：(1 ) A ( 2 ) c ( 3 ) B ( 4 ) B 五、现有直接耦合基本放大电路如下： 解：(1 ) (V cc U BEQ ) 1 BQ ,565 ； (V cc U CEQ ) 0.3三极管放大电路习题
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