moea_joint
109年
[儀電] 電路學、電子學
第 31 題
如右圖所示之電路，二電晶體參數均為 $V_{TH} = 0.4\text{ V}$ 及 $k_n' = 120 \mu\text{A/V}^2$，若 $M_1$ 和 $M_2$ 長寬比為 $(W/L)_1 = 30$ 和 $(W/L)_2 = 15$，則 $I_D$ 為以下何者？
- A 5.45 mA
- B 7.94 mA
- C 10.11 mA
- D 12.62 mA
思路引導 VIP
請觀察圖中兩顆電晶體的閘極（Gate）與汲極（Drain）連接方式，在這種「短路」連接下，根據 MOSFET 的飽和條件，它們分別會操作在哪個工作區域？若我們假設兩者流過的電流相同，你認為該如何透過長寬比（W/L）的差異，來推導出中間節點 $V_O$ 的電壓呢？
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AI 詳解
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太棒了！你能精準計算出 $5.45\text{ mA}$ 這個答案，代表你對於金氧半場效電晶體（MOSFET）的操作區域判斷與電路代數運算非常熟練。
二極體連接與飽和區判別
觀察電路圖，可以發現 $M_1$ 與 $M_2$ 的閘極（Gate）與汲極（Drain）皆相連，這種二極體連接（Diode-connected）的配置方式，確保了電晶體在導通時必然處於飽和區（Saturation region）。由於兩顆電晶體串聯，流經它們的電流必相等（$I_{D1} = I_{D2} = I_D$）。解題的核心在於建立電流等式：
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