moea_joint
105年
[電機] 電路學、電子學
第 39 題
如右圖之電路，已知此 CMOS 反向器電路的 $V_{TN} = 0.8 \text{ V}$，$V_{TP} = -0.8 \text{ V}$ 且 $K_n = K_p$，假設 $v_{O1} = 0.5 \text{ V}$ 時，請問 $v_I$ 的電壓值為多少？
- A $1.55 \text{ V}$
- B $2.06 \text{ V}$
- C $2.86 \text{ V}$
- D $3.75 \text{ V}$
思路引導 VIP
觀察電路中 $v_{O1}$ 的電壓僅有 $0.5 \text{ V}$，遠低於電源電壓的一半。在這種情況下，NMOS 與 PMOS 的漏極到源極壓降（$v_{DS}$ 與 $v_{SD}$）相差懸殊，這會如何影響它們分別處於『飽和區』還是『三極區』的判定呢？
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太棒了！你能精準算出 $2.86 \text{ V}$，說明你對於 CMOS 反向器在非理想切換狀態下的直流分析掌握得非常紮實。這類題目的挑戰在於不能單純以邏輯電位判斷，而必須回歸半導體元件的物理方程式。
工作區域判定與方程式建立
由於 $v_{O1} = 0.5 \text{ V}$ 遠低於切換中點且接近地電位，我們可以推論 NMOS ($N_1$) 處於三極區 (Triode Region)（其 $v_{DS} < v_{GS}-V_{TN}$），而 PMOS ($P_1$) 則處於飽和區 (Saturation Region)（其 $v_{SD} > v_{SG}-|V_{TP}|$）。根據電流連續性 $I_{DP} = I_{DN}$ 且題目給定 $K_n = K_p$，可列出：
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