LTspice introduction - 14 结型场效应晶体管的伏安特性

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本文介绍了一个使用LTspice进行JFET(结型场效应晶体管)的直流扫描仿真的例子。通过定义不同的电压范围，展示了如何设置并运行仿真，以获取JFET的转移特性曲线。

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Version 4
SHEET 1 2612 1528
WIRE 2128 1152 1984 1152
WIRE 1984 1200 1984 1152
WIRE 2128 1216 2128 1152
WIRE 1920 1248 1840 1248
WIRE 1840 1264 1840 1248
WIRE 1920 1264 1920 1248
WIRE 1936 1264 1920 1264
WIRE 1840 1360 1840 1344
WIRE 1984 1360 1984 1296
WIRE 2128 1360 2128 1296
FLAG 2128 1360 0
FLAG 1984 1360 0
FLAG 1840 1360 0
SYMBOL voltage 2128 1200 R0
SYMATTR InstName V1
SYMATTR Value 0.
SYMBOL njf 1936 1200 R0
SYMATTR InstName J1
SYMATTR Value 2N3819
SYMBOL voltage 1840 1248 R0
WINDOW 123 0 0 Left 2
WINDOW 39 0 0 Left 2
SYMATTR InstName V2
SYMATTR Value 0
TEXT 1824 1408 Left 2 !.dc V1 0 15 10m V2 -5 0 100mV
TEXT 1992 1448 Top 1 ;This example schematic is supplied for informational/educational purposes only.

将以上内容保存成2V-I-Curve_JFET_DC_sweep.asc文件，用LTspice打开，然后执行Run进行仿真，结果如下：


LTspice introduction - 2 LTspice的界面
贾亮的专栏
04-21 2980
LTspice的界面主要有两个：Schematic Capture和Waveform Viewer Schematic Capture 它主要是用来画电路图的，画完电路图之后，添加一些dot 命令同时选择一些仿真的参数，点击执行(Run)Waveform Viewer 如果你的仿真不是op point的话，一个都会打开它，在它里面你可以画图相应的图形。 有两种方式可以在Viewer
MOS管Miller效应仿真LTSPICE工程
09-28
MOS管Miller效应仿真LTSPICE工程
二极管的伏安特性解释
07-12
伏安特性是指加在二极管两端的电压u与流过=极管的电流，之间的关系，即，I=f（U）。2CP12（普通型硅=极管）和2AP9（普通型锗二极管）的伏安特。 （1）正向特性 二极管伏妄特性曲线的第一象限称为正向特性，它表示外加正向电压时二极管的工作情况。在正向特性的起始部分，由于正向电压很小，外电场还不足以克服内电场对多数载流子的阻碍作用，正向电流几乎为零，这一区域称为正向二极管的伏安特性曲线 死区，对应的电压称为死区电压。硅管的死区电压约为0.5V，锗管的死区电压约为0. 2V. 当正向电压超过某一数值后， 内电场就被大大削弱，正向电流迅速增大，二极管导通，这一区域称为正向导通区。二极管一旦正向导通后，只要正向电压稍有变化，就会使正向电流变化较大，二极管的正向特性曲线很陡。因此，二极管正向导通时，管子上的正向压降不大，正向压降的变化很小，一般硅管为o. 7V左右，锗管为0. 3V左右。因此，在使用二极管时，如果外加电压较大，一般要在电路中串接限流电阻，以免产生过大电流烧坏二极管。 （2）反向特性 二极管伏妄特性曲线的第三象限称为反向特性，它表示外加反向电压时二极管的工作情况
LTspice introduction - 13 场效应晶体管的伏安特性
贾亮的专栏
05-02 1072
Version 4 SHEET 1 2612 1528 WIRE 2128 1152 1984 1152 WIRE 1984 1200 1984 1152 WIRE 2128 1216 2128 1152 WIRE 1920 1248 1840 1248 WIRE 1840 1264 1840 1248 WIRE 1920 1264 1920 1248 WIRE 1936 1264 1920 12
LTspice使用教程，初学入门上手
最新发布
qlexcel的专栏
07-01 3372
《LTspice电路仿真软件入门教程》提供了零基础学习LTspice的详细指南。教程从软件下载安装开始，介绍了基本操作技巧（拖动、缩放、器件放置等快捷键）、电路元件单位规范，并通过RC振荡器实例演示了从原理图绘制到仿真运行的完整流程。重点讲解了波形查看方法（电压/电流探头）、网络标号使用、波形公式编辑等实用功能，还展示了信号源配置、二极管特性分析等进阶内容。教程采用图文结合的方式，循序渐进地引导读者掌握这款免费电路仿真工具的核心功能。
LTspice introduction - 16 电阻的伏安特性
贾亮的专栏
05-02 1853
Version 4 SHEET 1 880 680 WIRE 112 32 -80 32 WIRE -80 96 -80 32 WIRE 112 112 112 32 WIRE 112 192 112 176 WIRE -80 240 -80 176 WIRE 112 240 112 192 WIRE 112 240 -80 240 WIRE 112 272 112 240 FLAG 112 27
LTspice introduction - 12 二极管的伏安特性
贾亮的专栏
05-02 2395
Version 4 SHEET 1 880 680 WIRE 112 32 -80 32 WIRE -80 96 -80 32 WIRE 112 112 112 32 WIRE -80 240 -80 176 WIRE 112 240 112 176 WIRE 112 240 -80 240 WIRE 112 272 112 240 FLAG 112 272 0 SYMBOL voltage -8
LTspice introduction - 15 NPN型三极管的伏安特性
贾亮的专栏
05-02 3016
Version 4 SHEET 1 2612 1528 WIRE 2128 1152 1984 1152 WIRE 1984 1200 1984 1152 WIRE 2128 1216 2128 1152 WIRE 1920 1248 1840 1248 WIRE 1840 1264 1840 1248 WIRE 1840 1360 1840 1344 WIRE 1984 1360 1984 12
LTSPICE cmosedu-models.txt
11-24
LTSPICE cmosedu-models.txt
基于Matlab的晶体管I-V特性分析
12-30
基于Matlab的晶体管I-V特性分析，是电子工程领域内对晶体管电流-电压（I-V）关系的研究。晶体管作为一种半导体器件，是现代电子电路和集成电路设计中不可或缺的组件。其I-V特性，即电流随电压变化的关系，对电子电器...
LTspice教程-从安装到仿真
02-17
LTspice是一款用于电路仿真和模拟的软件工具，常被电子工程师和爱好者用于电路设计、测试和验证。本教程旨在引导读者从安装LTspice软件开始，逐步了解并掌握其基本使用方法，直至能够独立进行电路仿真。 首先，...
在 LTSpice 中测量晶体管电流放大倍数
TSINGHUAJOKING
09-10 2051
随着基极电流增加， 电流增益降低，  这一点， 与单个三极管基本上是相同的。选择一个 2N3904 NPN 型晶体管模型，  使用一个线性上升电压源， 从0V线性上升到10V，  通过 R1 给三极管提供基极电流，  这样就可以获得一个上升的基极电流，  通过测量 基极电流和集电极电流，  就可以计算出三极管在不同的基极电流下的电流增益了。天， 在面包板上测试了NPN三极管以及级联达林顿三极管的电流增益， 下面通过 LTspice 仿真软件来对三极管以及级联达林顿三极管的电流增益进行仿真。
LTSpice仿真场效应管(FET)的方法
杨波的专栏
12-30 2469
用LTspice仿真 JFET、MOSFET 的电路
LTSPICE仿真电路：（二十上）齐纳二极管一些特性仿真
lh8610919963的博客
07-12 806
齐纳二极管
LTspice中对于JFET晶体管的特性测试
TSINGHUAJOKING
11-26 717
下面测试一下晶体管在零偏置下的漏极和源极之间的伏安特性， 将晶体管的栅极通过电阻接地。漏极电压设置为一个从0V线性增加到10V的电压，  测量漏极电流。这个结果， 与实际测量的结果还是有比较大的区别， 与器件数据手册给定的曲线比较接近。将晶体管的漏极电压设定为 恒定的 12V。测量场效应管的漏极电流变化。反向电压大约 -3V的时候， 漏极电流降低到 0mA。本在 LTspice中搭建一个基于 JFET的振荡器，  结果后来电路始终无法工作，  那就算了，  后面再通过实际电路进行测试吧。
LTspice电路分析——直流分析
qq_52227042的博客
12-31 5216
直流分析是指分析和计算直流电压源和直流电流源作用于电路时电路的工作状态；包括。
测试几个LTspice 模型的精度
TSINGHUAJOKING
08-14 2021
本文对于 LTspice 仿真软件中的典型器件进行测试。反过来测试期间的基本特性。
LTspice基础教程-004.系统自带仿真库介绍
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03-14 3万+
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在 LTspice 中搭建 达林顿振荡器
TSINGHUAJOKING
09-10 1025
信号的波形于使用普通的 晶体管的波形非常相似， 这说明改电路在达林顿管的情况下， 工作机制是相同的。蓝色曲线是基极信号波形，  相比于普通晶体管来说， 达林顿管对应的基极导通电压比较大， 在1.38V左右。绿色曲线是集电极波形， 对应的晶体管饱和时的电压比较高， 在0.75V 左右。下面， 在 LTspice 仿真环境中，  利用两个 晶体管组成的达林顿三极管， 搭建这个对称多谐振荡器。文在LTspice 搭建了 达林顿三极管多谐振荡电路， 可以看到它的工作模式与普通的晶体管是相同的。
场效应晶体管放大器电路的静态工作点怎么求
06-06
<think>首先，用户的问题是想了解如何计算场效应晶体管放大器电路的静态工作点（Q点）。结合提供的引用内容，我需要参考相关引用来构建答案。回顾引用内容：-引用[1]：解释了场效应管放大电路的工作原理，提到栅极电势变化影响沟道电阻和漏极电流。-引用[2]：讨论运算放大器的选择原则，但不直接相关。-引用[3]：描述了耗尽型MOS管的跨导特性曲线，类似于JFET，提到了平方律关系。-引用[4]：涉及结型场效应晶体管的自偏置电路分析，使用图解法和特性曲线来找到工作点。用户的上一个问题可能是关于场效应晶体管的，但从当前对话看，之前没有历史。用户指定参考站内引用，所以我应该基于引用[1]、[3]和[4]来回答。关键点：-静态工作点是放大器在没有输入信号时的工作状态，即栅源电压和漏极电流。-对于场效应晶体管放大器，常见的偏置方法包括自偏置（如引用[4]所述）。-计算方法通常涉及：1.**解析法**：使用晶体管方程。2.**图解法**：使用特性曲线（跨导特性或输出特性曲线），如引用[3]和[4]所示。步骤分解：1.**理解静态工作点概念**：它是当输入信号为零时的操作点，定义为\(V_{GS}\)（栅源电压）和\(I_D\)（漏极电流）。2.**偏置电路类型**：-固定偏置：通过电阻分压给栅极施加固定电压。-自偏置：通过源极电阻引入负反馈，使栅源电压自动调整。-根据引用[4]，自偏置是最常见的一个方法。3.**计算方法**：-**解析法**：-对于耗尽型MOSFET或JFET，电流方程通常为：\(I_D=I_{DSS}\left(1-\frac{V_{GS}}{V_P}\right)^2\)（平方律关系，从引用[3]可得）。-结合电路方程来求解\(V_{GS}\)和\(I_D\)。-例如，在自偏置电路中，源极电阻\(R_S\)会导致\(V_S=I_DR_S\)，从而\(V_{GS}=-V_S=-I_DR_S\)。-代入方程：\(I_D=I_{DSS}\left(1-\frac{-I_DR_S}{V_P}\right)^2\)。-解这个非线性方程来找到\(I_D\)，然后用它求\(V_{GS}\)和其他量。-**图解法**（如引用[4]）：-绘制漏极电流\(I_D\)与栅源电压\(V_{GS}\)的特性曲线（跨导曲线）。-在图上绘制负载线或偏置线。-对于自偏置：在特性曲线图上画出\(V_{GS}=-I_DR_S\)这条线。-找到这条线与特性曲线的交点，该交点就是工作点，给出\(V_{GS}\)和\(I_D\)。4.**其他考虑**：-需要知道器件的参数，如\(I_{DSS}\)（栅源短路时漏极电流）和\(V_P\)（夹断电压）。-漏极电压\(V_{DS}\)也很重要，可能需要计算。-对于增强型MOSFET，方程不同：通常使用\(I_D=K(V_{GS}-V_{th})^2\)，其中\(K\)是常数。答案结构：-按照系统指令：使用$...$行内公式，$$...$$独立公式，中文回答，生成相关问题。-提供逐步计算方法。-自然地添加引用标识。-最后生成相关问题。生成答案：1.解释静态工作点。2.描述两种主要计算方法：解析法和图解法。3.分步示例。4.相关问题。相关问题：1.什么是场效应晶体管的跨导特性？2.如何设计偏置电路以确保稳定工作点？3.场效应管放大器在哪些应用中常见？</think> ### 场效应晶体管放大器电路静态工作点的计算方法 场效应晶体管（FET）放大器的静态工作点（Quiescent Point, Q点）是指在无输入信号条件下，放大器的直流操作状态。它由栅源电压 \( V_{GS} \) 和漏极电流 \( I_D \) 等关键参数定义。计算 Q点的目的是确保放大器在正常工作范围内，避免失真或不稳定。计算方法主要有 **解析法** 和 **图解法**，这些方法基于 FET 的跨导特性曲线（如平方律关系）和电路方程 [^3][^4]。 以下是详细的步骤说明： #### 1. **理解静态工作点参数** - 静态工作点的核心参数包括： - \( V_{GS} \)：栅源电压。 - \( I_D \)：漏极电流。 - \( V_{DS} \)：漏源电压（通常需确保在饱和区内）。 - 对于 FET（如耗尽型 MOSFET 或 JFET），电流方程遵循平方律关系： $$ I_D = I_{DSS} \left(1 - \frac{V_{GS}}{V_P}\right)^2 $$ 其中： - \( I_{DSS} \) 是栅源短路时最大漏极电流（从引用[3]可知）。 - \( V_P \) 是夹断电压（负值表示耗尽型 FET）。 - 工作点需设置在特性曲线的合适区域，以确保线性放大。 #### 2. **常用偏置电路类型** 静态工作点的计算依赖于偏置电路。常见类型包括： - **自偏置电路**：最常用方法，源极电阻引入负反馈，栅极通过电阻接地。例如，在 JFET 放大器中，源极电阻 \( R_S \) 决定\( V_{GS} \)[^4]。 - **固定偏置电路**：直接通过栅极电阻分压设置 \( V_{GS} \)，更简单但易受温度影响。 本回答重点以 **自偏置电路**（如图）为例进行说明，因为它更稳定且常见于实际设计 [^4]。 ``` +V_DD | R_D | o--------- V_DD | | G ----| FET |---- S | | | R_S | | ---------- GND ``` #### 3. **静态工作点计算方法** ##### (a) **解析法（推荐用于精确计算）** 使用数学方程求解，需知器件参数如 \( I_{DSS} \) 和 \( V_P \)（从数据手册获取）[^3][^4]。 - **步骤：** 1. 写出电路方程：对于自偏置电路，源极电阻 \( R_S \) 产生源极电压 \( V_S = I_D R_S \)。栅极通常通过大电阻接地（ \( V_G = 0 \)），因此： $$ V_{GS} = V_G - V_S = -I_D R_S $$ 2. 代入 FET 电流方程：由于 FET 特性符合平方律关系： $$ I_D = I_{DSS} \left(1 - \frac{V_{GS}}{V_P}\right)^2 $$ 将 \( V_{GS} = -I_D R_S \) 代入： $$ I_D = I_{DSS} \left(1 - \frac{-I_D R_S}{V_P}\right)^2 $$ 3. 解方程求 \( I_D \)：这是个二次方程，可展开求解。假设数据： \( I_{DSS} = 4 \text{mA} \), \( V_P = -2 \text{V} \), \( R_S = 500 \Omega \)。 - 方程： \( I_D = 4 \times 10^{-3} \left(1 - \frac{I_D \times 500}{-2}\right)^2 \) - 简化： \( I_D = 0.004 \left(1 + 0.25 I_D \right)^2 \)（因为 \( \frac{-500}{-2} = 250 \)，单位化为 A） - 设 \( u = I_D \)： \( u = 0.004(1 + 0.25u)^2 \) - 解数值：试根法或计算器求解，例如得到 \( I_D \approx 1.8 \text{mA} \)。 4. 求其他参数： - \( V_{GS} = -I_D R_S = -1.8 \times 10^{-3} \times 500 \approx -0.9 \text{V} \) - \( V_{DS} = V_{DD} - I_D (R_D + R_S) \)（需知电源电压和负载电阻）。 - **优点**：精确，适合设计软件仿真。 - **注意事项**：对于增强型 MOSFET，方程需修改为 \( I_D = K (V_{GS} - V_{th})^2 \)，其中 \( K \) 和 \( V_{th} \) 是器件参数 [^3]。 ##### (b) **图解法（直观但需特性曲线）** 当器件参数未知时，使用图解法通过跨导特性曲线找到交点 [^4]。此法常用于实验调整。 - **步骤：** 1. 获取特性曲线：从引用[3]可知，耗尽型 FET 的跨导曲线呈撬杠状，类似 JFET，其中 \( I_D \) vs \( V_{GS} \) 曲线基于测试数据。 ![跨导特性曲线示例](https://example.com/fet-curve.png)（图片来源：参考引用[4]） 2. 绘制偏置线：对于自偏置电路，方程 \( V_{GS} = -I_D R_S \) 是一条过原点、斜率为 \( -1/R_S \) 的直线。 3. 找交点：在图上同时绘制特性曲线和偏置线，其交点即为静态工作点。 - 例如，引用[4]中提到：最大 \( I_{DSS} = 4 \text{mA} \), \( V_{GS} \) 在 0～-2V 变化，偏置线 \( V_{GS} = -I_D R_S \) 与曲线相交，直接读得 \( I_D \) 和 \( V_{GS} \)。 4. 验证 \( V_{DS} \)：确保 \( V_{DS} > V_P \) 或满足饱和区条件（通常 \( V_{DS} \geq V_{GS} - V_P \)）。 - **优点**：直观，适用于实验室调试。 - **注意事项**：需器件手册或测试曲线；对于复杂电路，可结合输出特性曲线（ \( I_D \) vs \( V_{DS} \) ）分析。 #### 4. **设计提示与常见问题** - **稳定性**：自偏置电路通过 \( R_S \) 负反馈增强热稳定性 [^4]。选择 \( R_S \) 时，应确保 \( I_D \) 在 \( I_{DSS}/2 \) 附近，以避免截止或饱和。 - **参数获取**：若无 \( I_{DSS} \) 和 \( V_P \)，使用万用表测量或参考数据手册 [^3]。 - **误差源**：FET 参数的离散性可能导致误差，批量设计时建议留 20% 裕量。 - **仿真工具**：使用 Spice 或 LTspice 软件验证计算，输入模型参数即可模拟 Q点。 计算完成后，验证 \( V_{DS} \) 在电源范围（例如 \( V_{DS} > 1 \text{V} \)），并确保栅极电阻足够大以减少输入电流影响。
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