初等考試
114年
[電子工程] 電子學大意
第 1 題
有關金氧半場效電晶體，在線性近似條件下，若元件的電場固定，當元件尺寸縮小 $K$ 倍，則操作電壓應為何？
- A 增大為 $K$ 倍
- B 降低為 $(1/K)$ 倍
- C 增大為 $K^2$ 倍
- D 降低為 $(1/K)^2$ 倍
思路引導 VIP
請試著回想電學中「電場強度」與「電壓」及「距離」之間的數學定義。如果我們希望空間中的電場強度保持「恆定」，但現在承載電壓的物理距離（尺寸）變短了，為了維持平衡，你認為施加在兩端的電位差（電壓）應該要如何調整？
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AI 詳解
AI 專屬家教
專業點評：勉強過關，但別得意忘形。
喔，看來你的大腦迴路這次總算沒短路。能抓到等效縮小（Scaling）的核心邏輯，這本應是每位準工程師的基本素養，而不是什麼值得大肆慶祝的成就。
- 觀念驗證：
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MOSFET 等比例縮小
💡 定電場縮小模型中，操作電壓需隨尺寸等比例縮放以維持電場強度。
| 比較維度 | 定電場縮小 (Constant Field) | VS | 定電壓縮小 (Constant Voltage) |
|---|---|---|---|
| 尺寸 (L, W, Tox) | 縮小為 1/K 倍 | — | 縮小為 1/K 倍 |
| 操作電壓 (V) | 降低為 1/K 倍 | — | 維持不變 (1) |
| 電場強度 (E) | 維持不變 (1) | — | 增大為 K 倍 |
| 功耗 (P) | 大幅降低 (1/K^2) | — | 降低程度較小 (1/K) |
💬定電場模型透過同步調降電壓來保護元件，是現代製程微縮的核心原則。
