初等考試
106年
[電子工程] 電子學大意
第 8 題
如圖所示為一 NMOS 構成的放大器。若 $V_{DD} = 3\text{V}$，電晶體之 $\mu_nC_{ox} = 200\text{ }\mu\text{A/V}^2$，$W/L = 10$，$V_{th} = 0.5\text{ V}$。試問電晶體的過驅電壓 $V_{OV}$為多少？
- A 0.5 V
- B 1 V
- C 1.5 V
- D 3 V
思路引導 VIP
請觀察連接在漏極（Drain）與閘極（Gate）之間的電阻：在直流分析中，流進閘極的電流是多少？這會如何影響電阻兩端的電位差？根據這個電位關係，你能判斷電晶體正處於哪一個工作區（飽和區或線性區）嗎？確定工作區後，哪一個電流公式可以幫你聯繫已知的汲極電流與未知的電壓參數？
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- 觀念驗證：這題的關鍵在於觀察到 Drain-Gate 回授。因為 MOSFET 的閘極電流 $I_G = 0$，所以 $1\text{ M}\Omega$ 電阻上無壓降，即 $V_G = V_D$。這保證了 $V_{DS} > V_{GS} - V_{th}$，使電晶體必處於飽和區 (Saturation)。根據電流公式： $$I_D = \frac{1}{2} \mu_n C_{ox} \frac{W}{L} (V_{GS} - V_{th})^2 = \frac{1}{2} \mu_n C_{ox} \frac{W}{L} V_{OV}^2$$
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