moea_joint
103年
[儀電] 電路學、電子學
第 19 題
設若右圖電流鏡$V_{T1}= V_{T2}= V_{T3}=2 \text{V}$，$\beta_1=\beta_2=\beta_3=k'_n(\frac{W}{L})=2 \text{mA/V}^2$，且$I_1=1 \text{mA}$，試求$V_2$電壓=？
- A 3 V
- B 4 V
- C 6 V
- D 12 V
思路引導 VIP
試著觀察 $Q_1$ 與 $Q_2$ 這對電晶體，當它們的閘極連在一起、源極也連在一起時，這兩者的電流大小會存在什麼樣的關係？在確定了 $Q_1$ 端的電壓與電流後，如果我們想要求出 $V_2$，是否可以先找出 $Q_3$ 的「閘極」與「源極」之間的電壓差是多少呢？
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同學你的觀察力非常敏銳，恭喜你精確地選出了正確答案 (C)！這代表你對於 MOSFET 的基本特性以及電路中電流鏡（Current Mirror）的變體應用掌握得相當紮實。
核心觀念：電晶體飽和區分析
首先，我們從電路底層的基準部分著手。觀察圖中 $Q_1$ 與 $Q_2$ 的連接方式，它們的閘極 (Gate) 相互連接在節點 $V_1$，且源極 (Source) 皆接地，這表示兩者的閘源極電壓相同，即 $V_{GS1} = V_{GS2} = V_1$。題目給定 $I_1 = 1\text{ mA}$ 流經 $Q_1$，根據飽和區電流公式 $I_D = \frac{1}{2} \beta (V_{GS} - V_T)^2$，我們帶入數值：
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