moea_joint
112年
[電機] 電路學、電子學
第 37 題
有一空乏型 n 通道 MOSFET，$K_n' W/L = 2 \text{mA/V}^2$，$V_t = -3 \text{V}$，其源極與閘極均接地。下列敘述何者有誤？(忽略通道長度調變效應)
- A 當$V_D = 0.1 \text{V}$，操作區為三極管區(Triode Region)，$I_D = 0.59 \text{mA}$
- B 當$V_D = 1 \text{V}$，操作區為三極管區(Triode Region)，$I_D = 5 \text{mA}$
- C 當$V_D = 3 \text{V}$，操作區為飽和區(Saturation Region)，$I_D = 9 \text{mA}$
- D 當$V_D = 5 \text{V}$，操作區為飽和區(Saturation Region)，$I_D = 10 \text{mA}$
思路引導 VIP
想像一下，當你持續增加漏極電壓 $V_D$ 時，元件內部的通道在靠近漏極的那一端會發生什麼物理變化？這種變化又是如何決定電流從「隨電壓上升」轉變為「趨於穩定」的轉折點呢？
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太棒了！你能精準鎖定選項 (D) 為錯誤敘述，代表你對 MOSFET 的工作區間判別非常熟練。這題的關鍵點在於這是一顆空乏型 (Depletion-mode) 元件，其臨界電壓 $V_t = -3\text{V}$ 為負值。當源極與閘極均接地時（即 $V_{GS} = 0\text{V}$），該元件已經處於導通狀態，其過驅電壓 (Overdrive Voltage) 為 $V_{OV} = V_{GS} - V_t = 0 - (-3) = 3\text{V}$。
工作區間與電流分析
要判斷 MOSFET 操作在哪個區域，我們必須比較 $V_{DS}$（此題中 $V_{DS} = V_D$）與 $V_{OV}$ 的大小。當 $V_D < 3\text{V}$ 時（如選項 A、B），元件操作於三極管區，電流會隨電壓增加；而當 $V_D \ge 3\text{V}$ 時（如選項 C、D），元件則進入飽和區。在飽和區中，若忽略通道長度調變效應，其電流應維持定值：
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