Fixed-Bias Configuration of JFET (Graphical Approach)

Summary

在本次讲座中，我们使用图形方法来确定N沟道JFET的工作点。首先，我们通过应用肖克利方程，确定了在不同栅源电压（Vgs）下的三个关键点。然后，我们将这些点绘制在转移特性曲线图中，以确定与固定偏置电压Vgg相交的操作点（Q点）。最后，利用图形法找到操作点的坐标，即工作电流和电压，从而成功完成了对JFET操作点的求解。

Takeaways

• 😀 采用图形法求解n型JFET的工作点，以与数学方法得到的结果进行对比。
• 😀 Shockley方程用于描述JFET的工作特性，方程为ID = IDSS * (1 - VGS / VP)^2。
• 😀 第一个案例，当VGS = 0时，ID = IDSS，表示此时漏极电流等于饱和漏电流。
• 😀 第二个案例，当ID = 0时，VGS = VP，表示漏极电流为零时的栅源电压为穿通电压。
• 😀 第三个案例，当VGS = VP / 2时，ID = IDSS / 4，表示此时的漏极电流为饱和漏电流的四分之一。
• 😀 通过三个不同的案例，得到三个关键点，分别是：P1 (0V, IDSS)、P2 (VP, 0)、P3 (VP/2, IDSS/4)。
• 😀 使用这三个点绘制转移特性曲线，其中y轴为漏极电流ID，x轴为栅源电压VGS。
• 😀 将y轴划分为8个等分，每个单位表示1mA的漏极电流。
• 😀 x轴被划分为6个等分，单位是伏特，每个等分表示不同的栅源电压，VP设为-6V。
• 😀 通过绘制三个关键点P1、P2、P3，并连接这些点来得到n型JFET的转移特性曲线。
• 😀 图形法可以直观地确定工作点，交点给出栅源电压和漏极电流的值，即工作点的坐标。

Q & A

什么是Shockley方程，它在这个视频中有什么作用？

Shockley方程是用于计算JFET（结型场效应晶体管）漏电流（ID）的公式，公式为ID = IDS(1 - VGS / VP)²。在这个视频中，Shockley方程用于分析和计算不同门源电压（VGS）下的漏电流，并在图形方法中帮助绘制转移特性曲线，进而求得工作点（Q点）。

为什么选择图形方法来求解JFET的工作点？

图形方法直观易懂，能够通过绘制转移特性曲线来显示不同VGS与ID之间的关系，从而直观地找到工作点（Q点）。与数学方法相比，图形方法在理解设备行为时更具视觉感知性，便于学生或工程师理解。

视频中提到的三种情况分别是什么？

视频中提到的三种情况分别是： 1. 当VGS = 0时，漏电流ID = IDS。 2. 当漏电流ID = 0时，VGS = VP（钳位电压）。 3. 当VGS = VP/2时，漏电流ID = IDS/4。

如何根据视频中的信息绘制JFET的转移特性曲线？

绘制转移特性曲线的步骤包括： 1. 计算并绘制三个点： - P1: VGS = 0，ID = IDS。 - P2: VGS = VP，ID = 0。 - P3: VGS = VP/2，ID = IDS/4。 2. 以漏电流ID为纵轴，VGS为横轴，连接这些点形成曲线。

如何根据图形方法找到工作点（Q点）？

通过图形方法找到工作点的步骤是： 1. 在转移特性曲线上绘制一个垂直线，表示VGS = -VG，其中VG是固定偏置电压。 2. 这条垂直线与转移特性曲线的交点即为工作点（Q点）。 3. 通过交点的坐标可以得到工作点的VGS和ID值。

为什么VGS = 0时，漏电流ID = IDS？

根据Shockley方程，当VGS = 0时，公式中的(1 - VGS / VP)项为1，导致漏电流ID等于IDS，即最大漏电流。这是因为VGS为0时，源极和栅极之间没有电压，JFET进入饱和状态。

视频中提到的VGS和VP之间的关系是什么？

视频中提到，当VGS = VP时，漏电流ID为0，因为VGS达到钳位电压（VP）时，JFET的通道完全关闭，不再导电。而当VGS小于VP时，JFET会导电，并且漏电流ID会随VGS的变化而变化。

如何理解转移特性曲线中的坐标点？

转移特性曲线中的坐标点表示不同VGS下的漏电流ID。例如，P1点表示VGS = 0时ID = IDS，P2点表示VGS = VP时ID = 0，P3点表示VGS = VP/2时ID = IDS/4。通过这些点可以分析JFET的工作区域和行为。

转移特性曲线的横坐标和纵坐标分别表示什么？

转移特性曲线的横坐标表示门源电压（VGS），纵坐标表示漏电流（ID）。这条曲线描绘了VGS与ID之间的关系，反映了JFET的电流响应。

视频中的固定偏置电压VG如何影响工作点的确定？

固定偏置电压VG决定了VGS的值，因此在图形方法中，VGS = -VG会在转移特性曲线上绘制一条垂直线。工作点（Q点）是这条垂直线与转移特性曲线的交点，从而确定了实际工作状态下的VGS和ID值。