-偏置在放大区的FET,Vgs~iD满足平方律关系:
Vgs、2
Id-1dss（1—~.
耗尽型：
VP（Idss――零偏饱和漏电流）
.2
增强型：
id-k（vGs_Vt）*
•混合偏压电路（图4-20）。
该电路能用于任何FET，在兼顾较大的工作电流时，稳Q
的效果更好。
求解该电路工作点的方法是解方程组：
平方律关系式
VccR2.
VGSRsiD
R1R2
-小信号模型中的漏极内阻
^V°s
rds
比q
rds是FET“沟道长度调效应”的反映，rds等于FET输出特性曲线Q点处的斜率的倒
数。
四、基本组态FET小信号放大器指标
1.基本知识
•FET有共源（CS）共漏（CD）和共栅（CG）三组放大组态。
•CS和CD组态从栅极输入信号，其输入电阻R由外电路偏置电阻决定，R可以很大。
•CS放大器在其工作点电流和负载电阻与一个CE放大器相同时，因其gm较小，|AJ
可能较小，但其功率增益仍可能很大。
•CD组态又称源极输出器，其A-1。
在三种FET组态中，CD组态输入电阻很大，
而输出电阻较小，因此带能力较强。
•由于FET的电压电流为平方关系，其非线性程度较BJT的指数关系弱。
因此，FET
放大器的小信号线性条件对Vgs幅度限制会远大于BJT线性放大时对％的限制（％：
：
:
5mV）。
2.CS、CD和CG组态小信号指标
由表4-6归纳总结。
§4.2习题解答
4-1图P4-1中的FET各工作在什么区?
区。
4-3一支P沟道耗尽型MOSFET的IdsS=—6mAVp=4V，另一支P沟道增强型MOSFET的Vt=-4V.。
试分别画出它们的输出特性曲线，标明电阻区和恒流区以及它们的分界线（即预夹断轨迹）。
［解］曲线分别如图P4-3-1和P4-3-2所示。
P沟増强型MOSl-ET
4（mA）
in（mA）
★未恰l;值，故不能严格作图
f
t_
-1V
4
IV
/
2V
P沟逍"耗尽型MOST
^r=7V
图P4-3-1
图P4-3-2
P4-5中JFET的Idss的绝对值都等于4mA，且沟道部分夹断，求输出端的直
（c）
图P4-5
Vo=4V（d）
V。
二以10=6V
4-6设图P4-6中的MOSFET的vt，vp均为
1V，问它们各工作于什么区?
6V
6V
哗2□口2vne
图P4-6
Vgs■VpVds
（a）N沟道耗尽型MOSFET,V^_1V，（2V），且（6V）
-工作于放大区。
Vgs_Vp
（3V）
（b）N沟道增强型MOSFET,
Vt
VGsVt
=1V,（2V）（1V）
Vds.■-Vgs-Vt
，且（6V）（1V）,
.工作于放大区。
（c）
P沟道耗尽型MOSFET,
Vp
VgsVt
=1v,（2V）（1V）
.工作于截止区。
（d）
P沟道增强型MOSFET,
Vp
VgsVt
=-1V,（2V）（-1V）.工作于截止区。
JFET自给偏压放大器如图
源电压Vdd=30V。
FET的参数：
I
4-7
区？
P4-7所示。
设Rd=12ki】,Rg=1M」Rs=470」电dss=3mA,Vp=—2.4V。
求静态工作点Vgs、Id和Vds。
当漏极电阻超过何值时FET会进入电阻
（1）
（2）
［解］
列联立方程
（1）
2”汐=
Vgs=—RsiD
②代入①，并化简得
VGS2
iD=3（1v-）
2.4
Vgs=—0.47id
图P4-7
Id
2.175.2.175-40.11513
1.5mA
-17.4mA（该值使Vgs:
:
:
Vp,.舍去）
二Id=1.5mAVgs=-0.47X1.5=-0Vds=Vdd—Id（Rd+Rs）=11.3v
（2）当Vds二Vgs-Vp=-0.71"".叫时，沟道预夹断。
此时，VDD_ID（R0艮）=16.9
Vgs2\
由原方律关系IDDSS（Vp）
0.25=（1Vgs）2
Vgs二.0.25一1一-0.5v
由Vgs
［解］
（1）丁Vds:
:
0，为P沟道FET
又5VVgs0V，Vgs与Vds反极性，故为JFET
结论：
P沟道JFET，Vp=5V，Idd^4mA
（2）
4-10FET放大电路图P4-10所示。
FET参数为：
Idss=2mA,Vp=-4V,尬可忽略不计。
试估算静态工作点，并求Av、Ri和Ro之值。
［解］
Vds=Vdd-IdRd=20-4=16v
（2）画出交通通路，组态为CS放大器。
图P4-10-1
21DSS
iVTi
Rd//Rl
--1.43。
R=Rg=5M0,Ro=「ds〃RdLIRd=2k0。
4-11在图P4-11所示共源放大器中，JFET的参数为：
Idss=4.5mA,VP=-3V,5s可
5.6kQ
SOOkfl
忽略不计。
试求：
（1）静态工作点Vgs、Id和Vds；
（2）中频段端电压增益Av、输入电阻Ri和输出电阻Ro。
［解］
（1）
2MQ
A
2kQ
5.6kD
占&pooled
设2iD-13iD18=0
.Id=2mA（ID=4.5mA舍去），Vgs=-1V
Vds二Vdd-Id（RdRs）=18-27.6=2.8（V）
（上式满足VDSVGS_VP，即放大区条件）
gm=ZJdssId=2U4.5X2=2
（2）|Vp|3（ms）
.Av=-gmRd//Rl--22.8--5.6
R=RsR//R2=2.083Mfl
Ro=R=5.6k'」
4-12N沟道JFET共漏放大器如图
100
600
VgS、2
iD=4.5（1gs）
<3
联立Vgs=3-2iD
图P4-11
P4-12所示，电路参数为:
18=3
V
Rr=40k「,R2=60k「,
I■_IF
—QI
Yv
r1
卜4
b-1
R3=2M1,艮=20k「负载电阻Rl=80k「电源电压Vdd=30V，信号源内阻Rs=200kC°JFET的IDSS=4mA,VP=—4V,rds=40kJO试计算增量跨导gm，并求端电压增益Av、电流增益Ai、输入电阻Ri和输出电阻Roo
（1）求Id并计算gm:
R+R2
-30=18V
10
图P4-12
联立Vgs=18-20iD
100iD-221iD120=0二iD土刃呐舍去）得1mA
2
gm41=1
4（ms）。
R=R3+R//R=2.024MO
A
R0=Rc//R4=「ds////R4=40〃1〃20=930（「）
gm
=23.3
2
4-13在图P4-13所示的共漏放大器电路中，若MOSFET的k--O^mA/V,Vt=—3V,rds=20k「假定kT.q^40,怙=—5.85mA。
试求共漏放大电路中频段电压增益Av和输出电
阻Ro。
4-14在图P4-7的CS放大器中，输入信号v为正弦电压。
试借助iD〜Vgs的平方律关
系式分析：
要使输出电压Vo的二次谐波振幅小于基波振幅的十分之一，输入电压最大振幅
Vim是多少？
［解］由图P4-7，取Vi=VimCOSUJt，二VGS=VGS+VimCOS时t
由平方律关系：
上式中iD的基波电流振幅
上式可改写为
I-1I
DDSS
若2，
Vp=4v贝yVimax=0.4X2105=566（mV）
该题表明：
FET放大器的非线性远不如BJT放大器严重，故满足小信号条件所容许的
vgs
Ti和J的小信号参数分别为gm,「ds和B,Av的表达式。
［解］中频交流通路如图p4-15-1所示。
小信号模型如图p4-15-2所示：
列方程
远大于Vbe
V0=-Rc1b
Vi=VgsnJb
gmVgs=：
ibib區ib
「ds
「be•
—lb
Re
图P4-15
③代入②消去Vgs
gm
Vi二匚^j丄lbrbeib
gm^sgmRe
\=gmRE〃「ds〃R2丫PRc］R「be
该题也可直接用公式计算：
J+gmRE〃rds〃Ri2人「be丿，其中1+P。
图P4-15-1
G+v，J
rarfi^r+片叫）讥创g岬卜”片
图P4-15-2
4-16图P4-16是漏-栅反馈型FET偏置电路。
已知图中N沟道增强型MOSFET的参数
Vt=2V,
k=0.25mA/V2。
问：
（1）
要使b=1mA，漏极电阻Rd应取多大？
（2）
这种偏置电路能否用于
JFET和耗尽型MOSFET?
为什么？
［解］
（1）该FET是N沟道增强型
MOST,
含
TVds=VgsAVgs—Vt
”•.该电路肯定工作在放大区。
2
二iD=k（VGS-Vr）
将Id"mA代入上式，求得Vgs=4v图P4-16
由偏置电路Vgs=-RdId•Vdd（=Vds）
Vgs=4V
将Id=1mA代入上式，求得Rd=16k「。
（2）这种偏置不能用于JFET。
；它不能使Vgs与Vds极性相反。
这种偏置可用于
耗尽型MOSFET，但偏置范围受限。
4-17由FET和BJT组成的混合跟随器如图P4-17所示。
设电路满足条件：
稳压管Dz的动态电阻0,RD»rbe,3>>1。
（1）证明混合跟随器的电压增益Av为
、一:
gmRs2
V1gmRs19mRs2
（2）求电路输入电阻R的表达式。
［解］
（1）画交流通路如图P4-17-1所示
'Rd'-rbe，故可不计Rd（未画出）
利用条件机gmVg（不计氐），igL°
Vo=（：
ibgmVgs）Rs2
vi=vgs"■gmVgsRS1'Cib'gmVgs）RS2
列方程:
ib—gmvgs
③代入①和②
Vo口mVgs+gmVgs）Rs2
viVgsgmVgsRS1（I-gmVgsgmVgs）R2
（B+1）gmRs2
1gmRsi（：
1）gmRs2
BgmRs2
1gmRsi：
gmRs2
R=V=Vi
igVi-Vo
Vi
=Rg
Vi
Vi
:
gmRs2Vi
（2）甩
Vi-V）
11+gmRsi十PgmRs
1gmRsi:
gmRs2
=Rg1+卩弘恳2
1+gmRs1
*———
图P4-17-1
图P4-17
§4.3复习题解答
一、填空题
1场效应管（FET）依靠（％）控制漏极电流iD,故称为（电压）控制器件。
2.FET工作于放大区，又称为（饱和）区或（恒流）区。
此时iD主要受（Vgs）电压控制，而iD几乎不随（Vds）电压的改变而变化。
3.
N沟道FET放大偏置时，iD的方向是从（漏）极到（源）极；P沟道FET放大偏置时，iD的方向是从（源）极到（漏）极。
4.对偏置于放大区的六种类型的FET，试填写下表：
JFET
MOSFET
P沟道
N沟道
5.写出FET各个工作区域对应的沟道状态。
工作区域
可变电阻区
放大区
截止区
沟道状态
未夹断
部分夹断
全夹断
6.符号Idss的含义是（零偏（Vgs）饱和漏电流）°
.2）,而增强型管的平方律关系式为（iD="VGS-"）
10.根据FET在放大区的外特性，它的栅极、源极和漏极分别与
发射）极和（集电）极相似。
合偏置）电路。
但（源极自偏）电路不能用于增强型MOSFET。
12.FET的基本放大组态：
CS组态、CD组态和CG组态，其放大特性分别与BJT的（CE）组态、（CC）组态和（CB）组态相似。
13.FET的（沟道长度调制）效应与BJT的基区宽调效应相似。
基区宽调效应使集
电结反偏电压变化对各极电位有影响，而FET的该反应使（Vds）电压的变化对iD产生
影响。
14.
FET的小信号参数（忌）是沟道调制效应的反映。
1.
BJT的饱和状态与FET的饱和状态相似。
纠错：
只有沟道全夹断，iD才会为零。
当沟道从未夹断向靠近漏级端夹断过渡时，iD是
递增的。
当近漏端刚好夹断时，iD达到一个饱和值，而不是零。
5•当CE放大器的负载电阻和工作点电流与CS放大器相同时，CE放大器的电压增益
总是大于CS放大器，因此CE放大器的功率增益会比CS放大器高。
纠错：
CS放大器向信号源吸收的功率可能很小，故功率增益不会小。
6•图F4—2所示CS-CC放大器有4处错误，试指明并在图上改正。
纠错：
（1）rg应接在栅极和地之间。
（2）T2改为NPN管。
（3）T2的基极没有直流通
路，应补充上、下偏置电路。
（4）RC多余，应短路去掉。
改正以后的电路如图F4-2-1所示。
7.既然图F4-3中Ig=O,Rg可任意选择，那么Rg开路也是可9倣以的。
1
纠错：
Rg开路，栅极便不能得到偏置电压。
Rg使Rs上的电压
r*n
加到GS之间。
Rg
T
三、单选题
1
1.FET沟道电流的性质是（A）。
A.多子漂移电流B.
少子漂移电流
图F4-3
C.多子扩散电流
D.少子扩散电流
2.图F4-4是（
D）MOSFET的输出特性曲线。
A.N沟道耗尽型
B.P沟道耗尽型
C.N沟道增强型
D.P沟道增强型
理由：
■_■vDs0，故为P沟道，TVgs：
：
：
-3V，才存在沟道，故为增强型MOST。
3.N沟道JFET工作于放大区的条件是
A.Vp>Vgs>0，Vds>Vgs—VpI
C.Vp4.采用BJT和场效应管FET两级级联放大器。
要求：
①输出电压稳定（即当负载变
化时，输出电压变化减小）：
②Ri大；③反相放大器。
以下四种组态中，（A）最能满足
此条件。
A.CS-CCB.CB-CDC.CE-CDD.CG-CC
理由：
（1）CC组态作输出级，其输出电阻小，使负载变化时，输出电压的变化小；
（2）CS组态的输入电阻由偏置电路决定，可以做得很大；
（3）CS是反相放大器，CC是同相放大器，.CS-CC级联为反相放大器。
图F4-5
理由：
（b）中FET是N沟道增强型MOSFET，而增强型MOSFET不能
采用源极自偏电路。
6.图F4-5中FET的参数hss=1mA，Vp=—4V。
该电路中的FET工作于（B）。
A.截止区B.放大区
C.可变电阻区D.恒压区
图F4-6
理由：
图示FET是N沟道耗尽型MOSFET。
：
Vg^0,
Vds■Vgs-Vt
Id=Idss=1mA,.Vds=10-51=5v满足（5V）（4V）,FET工作在放大区。
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