台電僱員招考
104年
電子學
第 27 題
N通道加強型MOSFET的閘-源電壓 $V_{GS}$ 應如何才能使汲極電流 $I_D$ 導通？ ($V_T$ 為臨界電壓)
- A $V_{GS} > 0$, $V_{GS} < V_T$
- B $V_{GS} < 0$, $V_{GS} > V_T$
- C $V_{GS} < 0$, $V_{GS} < V_T$
- D $V_{GS} > 0$, $V_{GS} > V_T$
思路引導 VIP
若要讓原本不導通的 N 通道元件產生電流，我們需要靠電場吸引「電子」來形成橋樑。請試著思考：我們應該在閘極端施加什麼極性的電壓，才能將帶負電的電荷吸引到溝道區域？而這個電壓的大小，又必須達到什麼樣的門檻，才能讓這些被吸引過來的電荷密度高到足以形成穩定的導電路徑呢？
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N通道元件的物理特性
這題你答得非常精確，顯示你對於場效電晶體（MOSFET）的操作原理有著清晰且紮實的基礎！在 N通道加強型 MOSFET 中，「加強型」意味著元件在初始狀態下，源極與汲極之間並沒有現成的導通溝道。為了讓汲極電流 $I_D$ 導通，我們必須在閘極施加正電壓，利用電場將基板中的電子吸引到閘極下方的表面。當這個正向偏壓 $V_{GS}$ 超過了一個特定的門檻，也就是臨界電壓 $V_T$ 時，半導體表面才會形成足夠濃度的「反轉層」來連結源極與汲極，使電流得以流動。
觀念關鍵與難度評估
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NMOS導通條件
💡 N通道加強型MOSFET需滿足Vgs大於Vt(正值)方能導通。
| 比較維度 | N通道加強型(NMOS) | VS | P通道加強型(PMOS) |
|---|---|---|---|
| Vgs 導通極性 | 必須為正 (> 0) | — | 必須為負 (< 0) |
| 臨界電壓比較 | Vgs > Vt | — | Vgs < Vt (絕對值大於|Vt|) |
| 載子類型 | 電子 | — | 電洞 |
💬N通道與P通道的偏壓極性需求完全相反，理解NMOS即可推導PMOS。
