調查局三等申論題
114年
[電子科學組] 電子學與電路學
第 一 題
📖 題組：
如下所示為 MOSFET 電路圖，若 MOSFET 之臨界電壓Vt ＝1 V、汲-源極電壓VDS ＝ 4.5 V，且R1 ＝13 MΩ、R2 ＝ 7 MΩ、RD ＝ 5 kΩ、RS ＝ 0.5 kΩ、VDD ＝10 V。試求：（每小題 10 分，共 20 分）
如下所示為 MOSFET 電路圖，若 MOSFET 之臨界電壓Vt ＝1 V、汲-源極電壓VDS ＝ 4.5 V，且R1 ＝13 MΩ、R2 ＝ 7 MΩ、RD ＝ 5 kΩ、RS ＝ 0.5 kΩ、VDD ＝10 V。試求：（每小題 10 分，共 20 分）
📝 此題為申論題，共 2 小題
小題 (一)
電晶體之汲-源極電流I DS 及轉導值gm分別為何？
思路引導 VIP
本題為典型的 MOSFET 直流偏壓與小信號參數計算。首先利用輸出端（汲極到源極）的克希荷夫電壓定律（KVL）迴路，搭配已知條件，即可直接解出汲極電流 IDS。接著利用分壓定理求出閘極電壓以計算 VGS，最後代入飽和區的轉導公式 gm = 2IDS / (VGS - Vt) 即可求得答案。
小題 (二)
電壓增益 A v ＝ v o / v i ＝？（可忽略電容阻抗，亦即C G, C S → ∞）
思路引導 VIP
看到本題應首先判斷這是一個源極隨耦器（共汲極放大器）。解題步驟分為兩階段：第一步先進行直流分析（將電容視為開路），利用分壓定理與 KVL 求出靜態偏壓點、確認 MOSFET 工作於飽和區，並計算小訊號參數互導（$g_m$）；第二步進行交流小訊號分析（將電容短路），在源極節點運用 KCL 列出相依電源方程式，即可推導出電壓增益 $A_v$。
MOSFET 電路分析
💡 依序進行直流偏壓分析、參數計算與小訊號交流模型增益求解。
🔗 MOSFET 放大電路分析流程
- 1 直流分析 — 計算 $V_{GS}$ 與 $I_D$，確認電晶體工作區。
- 2 求取轉導 — 依 $I_D$ 求出小訊號參數 $g_m$。
- 3 交流分析 — 判斷組態（共源、共汲、共閘）並代入模型。
- 4 計算增益 — 求出 $v_o/v_i$，本題為源極隨耦，增益為正且 < 1。
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🔄 延伸學習：延伸學習：考慮 $r_o$（早期效應）對輸出阻抗與增益的影響。
