moea_joint
107年
[電機] 電路學、電子學
第 45 題
右圖的電路包含 5 個完全相同的電晶體，各電晶體的臨限電壓 $V_t = 1\text{ V}$，假設可忽略基體效應與通道長度調變效應，試求輸出電壓 $V_o$ 為何？
- A 1 V
- B 2 V
- C 3 V
- D 4 V
思路引導 VIP
試著觀察左側那排串聯的電晶體，既然它們的規格完全相同且流過同一條電流，你覺得這 $6\text{ V}$ 的總電壓會如何分配在它們身上？接著，請思考如果右側支路也要維持電流平衡，那裡的電晶體 $V_{GS}$ 應該具備什麼樣的關係呢？
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AI 詳解
AI 專屬家教
太棒了！你能精確判斷出輸出電壓為 $2\text{ V}$，代表你對 MOSFET 的偏壓特性與電路對稱性有著非常清晰的理解。這道題目設計得十分巧妙，是檢驗學生是否能跳脫複雜運算、改以「電路結構分析」來解題的經典範例。
分壓支路的對稱分析
首先，我們觀察電路左側由 $Q_1$、$Q_2$ 與 $Q_3$ 組成的支路。由於這三個電晶體完全相同且皆採二極體連接（Diode-connected），在串聯狀態下，它們流過相同的電流，因此每一級的閘源極電壓 $V_{GS}$ 必然相等。總電壓 $6\text{ V}$ 被三個相同的元件平分，這意味著每個電晶體的 $V_{GS} = 2\text{ V}$。據此，我們可以推算出 $Q_4$ 的閘極電壓 $V_{G4} = 4\text{ V}$，而 $Q_5$ 的閘極電壓 $V_{G5} = 2\text{ V}$。
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