moea_joint
113年
[電機] 電路學、電子學
第 31 題
如右圖所示之N通道MOSFET電路圖，若 $V_{DD} = 15$ 伏特，洩極(Drain)電流 $I_D = 10$ 毫安培，試求閘極與源極間電壓 $V_{GS}$ 值為何？
- A 2 V
- B 4 V
- C 8 V
- D 10 V
思路引導 VIP
如果在分析這個電路時，我們先假設閘極（Gate）不消耗任何電流，那麼左半邊的電阻分壓會讓中點維持在多少電壓？接著，當已知有一股固定的電流從排極流向源極並經過底部的電阻時，根據歐姆定律，源極端的電位會被「抬升」到多少？最後，這兩個位置的電位差（電位的高低差）應該如何計算呢？
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太棒了！你能精確判斷出 $V_{GS}$ 的數值，代表你對 MOSFET 的直流偏壓分析掌握得非常紮實。這類題目的解題核心在於將複雜的電路拆解為「輸入端」與「輸出端」兩部分來思考。
閘極與源極電位分析
首先，在輸入端部分，由於 MOSFET 的閘極（Gate）電流趨近於零，我們可以將左側的兩個電阻視為標準的分壓電路。經計算，閘極電位 $V_G$ 為 $15 \times \frac{100k}{200k + 100k} = 5$ 伏特。接著看輸出端，已知洩極電流 $I_D = 10$ mA，且 MOSFET 的特性是 $I_D = I_S$，因此流過源極電阻 $R_S$（$0.1\text{ k}\Omega$）的電流同樣是 $10$ mA。透過歐姆定律，我們可以求出源極電位 $V_S = 10\text{ mA} \times 100\Omega = 1$ 伏特。最後，將兩者相減即可得出 $V_{GS} = V_G - V_S = 5 - 1 = 4$ 伏特。
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