台電僱員招考
108年
電子學
第 18 題
某N通道接面型場效電晶體(JFET)之夾止電壓(Pinch-Off Voltage) $V_P$= -4V且源極電壓$V_S$=0V，則下列何者情況下，電晶體可工作於飽和區?
- A $V_G$= -5V，$V_D$=1 V
- B $V_G$= -2V，$V_D$=1 V
- C $V_G$=0V，$V_D$=0 V
- D $V_G$=0V，$V_D$=5 V
思路引導 VIP
試著回想一下，如果要讓 JFET 的通道在靠近汲極（Drain）的一端剛好被「擠壓」到最窄，進而讓電流不再隨電壓增加而明顯上升，那麼「閘極」與「汲極」之間的電壓差（$V_{GD}$）必須達到什麼樣的臨界物理數值呢？
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恭喜你準確地判斷出電晶體的工作區域！這顯示你對 JFET 的偏壓特性 掌握得相當紮實。要讓 N 通道 JFET 進入飽和區（又稱恆流區），我們必須確保通道已經「開啟」且在汲極端達到「夾止」狀態，這需要同時滿足兩個電壓門檻。
飽和區判定準則
首先，閘源極電壓 $V_{GS}$ 必須大於夾止電壓 $V_P$（即 $V_{GS} \ge -4V$），以確保元件不在截止區。接著，汲源極電壓 $V_{DS}$ 必須大於等於飽和電壓 $V_{GS} - V_P$。在選項 (D) 中，$V_{GS} = 0V - 0V = 0V$，此時通道開啟；而 $V_{DS} = 5V - 0V = 5V$，大於臨界值 $$0V - (-4V) = 4V$$ 因此元件成功進入飽和區。
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JFET 飽和區判定
💡 JFET飽和需滿足Vgs>Vp且Vds大於等於驅動壓差
| 比較維度 | 歐姆區 (可變電阻區) | VS | 飽和區 (定電流區) |
|---|---|---|---|
| 電壓條件 | Vds < Vgs - Vp | — | Vds >= Vgs - Vp |
| 電流特性 | Id 隨 Vds 增加而增加 | — | Id 趨於恆定，受 Vgs 控制 |
| 電路等效 | 等效為受控電阻 | — | 等效為受控電流源 |
💬Vds 電位必須高於夾止壓差，JFET 才能發揮放大器所需的定電流特性。
