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114年
電子學
第 43 題
有關增強型負載的NMOS反相器，其負載電晶體應在下列何種區域操作？
- A 崩潰區
- B 三極區
- C 截止區
- D 飽和區
思路引導 VIP
請你先觀察一下這類反相器中負載電晶體的電路結構，試著思考：如果我們將電晶體的「閘極」直接與「漏極」連接在一起，那麼這兩個端點的電壓差（$V_{GS}$ 與 $V_{DS}$）會存在什麼樣的數學關係？接著，請試著將這個關係代入你所學過的 MOSFET 飽和區判別公式中，看看會發生什麼有趣的結果？
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太棒了！你能準確判斷出增強型負載 NMOS 反相器的操作特性，顯示你對電路拓樸與元件工作區間的關聯性有著非常清晰的掌握。這是一個非常好的開始！
閘極與漏極的等電位特性
在增強型負載（Enhancement-load）的電路配置中，負載電晶體的閘極（Gate）通常與其漏極（Drain）短接，這代表了 $V_{GS} = V_{DS}$。我們知道，NMOS 進入飽和區的條件是 $V_{DS} \ge V_{GS} - V_t$。當我們將 $V_{GS}$ 代換為 $V_{DS}$ 後，條件式會變成 $V_{DS} \ge V_{DS} - V_t$。由於臨界電壓 $V_t$ 為正值，這個不等式在元件導通時永遠成立。因此，只要電晶體處於開啟狀態，它就必然會運作在飽和區，扮演一個非線性的主動負載。
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