高考申論題
107年
[電力工程] 電子學
第 一 題
📖 題組：
如圖所示為一電流鏡電路。電晶體之參數 μnCox = 100 μA/V^2，(W/L)1 = 5 μm / 0.5 μm，(W/L)2 = 10 μm / 0.5 μm，截止電壓 VTH = 0.7 V。考慮短通道效應，VA = 10 V。
如圖所示為一電流鏡電路。電晶體之參數 μnCox = 100 μA/V^2，(W/L)1 = 5 μm / 0.5 μm，(W/L)2 = 10 μm / 0.5 μm，截止電壓 VTH = 0.7 V。考慮短通道效應，VA = 10 V。
📝 此題為申論題，共 2 小題
小題 (一)
若電流Io = 200 μA時，電壓 Vo 為多少？（10 分）
思路引導 VIP
這題考查考量短通道效應（通道長度調變效應）下的電流鏡精確計算。看到給定特定的輸出電流 Io 與電晶體尺寸，應先列出 M1 與 M2 的汲極電流方程式並相除。透過比例關係會發現，當電流倍率剛好等於寬長比倍率時，兩者的汲源極電壓必定相等，從而將問題大幅簡化為求解單一非線性方程式。
小題 (二)
若電壓Vo比原來增加 1 V 時，電流變為多少？（10 分）
思路引導 VIP
看見電流鏡電路與給定的 Early Voltage ($V_A$)，應立刻聯想到考點為「通道長度調變效應（Channel Length Modulation）」造成的電流誤差。解題步驟：先利用電流鏡的長寬比 (W/L) 幾何比例算出原來的匹配電流，接著利用 $r_o = V_A / I_D$ 算出小訊號輸出電阻，最後以 $\Delta I = \Delta V / r_o$ 算出變動量並加上原電流。