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高考申論題 110年 [電力工程] 電子學

第 一 題

📖 題組：
下圖電路 Rsig = 125 kΩ，RG1 = 250 kΩ，RG2 = 250 kΩ，RD = 4 kΩ，RS = 2 kΩ，RL = 4 kΩ，VDD = 5 V，電晶體參數：Vt = 1 V，VA = 50 V。 (一)當電晶體 ID = 0.5 mA 及 VOV（overdrive voltage）= 0.5 V，求算增益 Gv = vO/vsig（僅直流分析時可忽略通道調變效應）。（8 分） (二)假設 vsig為弦波信號且電晶體操作於飽和區，求算 vsig可允許的最大峰值與相應的 vD。（12 分）
📝 此題為申論題，共 2 小題

小題 (一)

當電晶體 ID = 0.5 mA 及 VOV（overdrive voltage）= 0.5 V，求算增益 Gv = vO/vsig（僅直流分析時可忽略通道調變效應）。（8 分）

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  1. 小信號參數計算：首先根據直流資訊求出 $g_m$ 與 $r_o$。$g_m = 2 I_D / V_{OV}$，$r_o = V_A / I_D$。
  2. 畫出小信號等效電路：這是一個具源極電阻 $R_S$ 的共源極（CS with $R_S$）放大器。注意 $R_S$ 有被電容 $C_S$ 旁路嗎？看圖中 $C_S$ 接在 $R_S$ 上方與地之間，這代表在交流時 $R_S$ 被短路了（此為標準 CS 放大器）。
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【考點分析】 本題考查 MOSFET 小信號分析，包含 $g_m, r_o$ 計算及共源極放大器增益公式。 【理論/法規依據】

小題 (二)

假設 vsig為弦波信號且電晶體操作於飽和區，求算 vsig可允許的最大峰值與相應的 vD。（12 分）

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  1. 考慮飽和區邊界條件：要維持在飽和區，必須滿足 $v_D(t) ge v_G(t) - V_t$。
  2. 列出總訊號（直流+交流）：
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【考點分析】 本題考查大訊號擺幅限制，特別是飽和區臨界條件 $v_{DS} ge v_{GS} - V_t$。 【理論/法規依據】

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