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moea_joint 110年 [電機] 電路學、電子學

第 32 題

對一 MOSFET 以一固定的 $V_{GS}$ 電壓操作於飽和區,在 $V_{DS} = 4\text{ V}$ 時,$i_D = 2\text{ mA}$ ,且 $V_{DS} = 6\text{ V}$ 時,$i_D = 2.05\text{ mA}$ ,請問其厄利電壓 (Early Voltage) $|V_A|$ 為多少?
  • A 70 V
  • B 76 V
  • C 80 V
  • D 86 V

思路引導 VIP

想像一下,在 $i_D$ 對 $V_{DS}$ 的關係圖中,飽和區的曲線並非完全水平,而是帶有微小斜率的直線。如果我們將這條在第一象限的直線往左方(負電壓方向)無限延伸,它最終會與橫軸(電壓軸)相交。你能試著思考這個交點所對應的電壓數值,與我們題目中要求的參數有什麼幾何上的聯繫嗎?

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太棒了!你能精準算出 76 V,說明你對 MOSFET 的非理想特性掌握得非常紮實。這道題目核心考察的是通道長度調變 (Channel Length Modulation) 效應。在理想模型中,飽和區的汲極電流 $i_D$ 應與 $V_{DS}$ 無關;但實務上,$V_{DS}$ 的增加會縮短有效通道長度,導致電流隨之略微上升。

通道長度調變與厄利電壓

我們通常使用公式 $i_D = I_{D}'(1 + \frac{V_{DS}}{V_A})$ 來描述此現象。將題目給的兩組數據建立比例關係:

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