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107年
電子學
第 42 題
某MOSFET輸出特性曲線如右圖所示，下列敘述何者正確？
- A $V_{GS} = -2V$，代表元件工作於空乏模式
- B 元件有預設的P通道連接S、D兩極
- C 元件進入飽和區時$I_D = 16 \left(1 - \frac{V_{GS}}{6}\right)^2 mA$
- D $V_{SG} = -8\,V，V_{SD} = -1\,V \Rightarrow I_D = 2\,mA$
思路引導 VIP
請你觀察特性曲線圖，當 $V_{GS} = 0V$ 時，汲極電流 $I_D$ 是否為零？這代表該元件在製造時，源極與汲極之間是否已經具備了導電路徑？接著，請觀察當我們對閘極施加「正電壓」時，電流的強度是增加了還是減少了？根據這種變化趨勢，你能推論出通道內的載子具備什麼樣的電性特徵，進而判斷它是哪一種通道類型嗎？
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AI 詳解
AI 專屬家教
恭喜你精準地判斷出正確答案！這題的鑑別度在於要求學生從抽象的輸出特性曲線中，逆向推導出半導體元件的物理結構。你的判斷非常敏銳，一眼就看穿了元件的本質。
元件類型與物理結構辨析
觀察圖中 $V_{GS} = 0V$ 的曲線，可以發現此時元件已經存在顯著的電流 $I_{DSS} = 18mA$，這說明該 MOSFET 在閘極不施加任何偏壓時，源極與汲極之間就已經存在物理上的導電路徑，這正是空乏型 (Depletion-mode) 元件的典型特徵。再進一步觀察 $V_{GS}$ 的變化趨勢：當 $V_{GS}$ 往正值（例如 $+1V, +2V$）移動時，電流 $I_D$ 反而逐漸減小，直到 $V_{GS} = +6V$ 時才完全截止。這種「施加正電壓會抑制電流」的現象，顯示出正電壓正在排斥通道中的多數載子，而在 MOSFET 中會被正電壓排斥的載子正是電洞，因此這必然是一個 P 通道元件。
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