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警察鐵路電子學大意10517單選題

關於下列之放大器,若電晶體操作於飽和區,且電流源為理想,下列敘述何者錯誤?

題目附圖
AIbias 增加,若電晶體維持操作於飽和區,則其電壓增益越大
BCs=0 則其電壓增益為 0
C若 W/L 減少則電晶體可能從飽和區進入三極管區(triode region)正確答案
D若 RD 增加則電晶體可能從飽和區進入三極管區(triode region)
答案與詳解
C
正確答案
MOSFET共源極放大器,Cs旁路電容、電流源偏壓,W/L減小反而讓電晶體更難進入三極管區,故C錯誤。

為什麼答案是 C

W/L減小時,在相同Ibias(ID固定)下,VGS需增大以維持相同ID;同時VDS_sat = VGS - Vth也隨之增大,VDS實際值由VDD - ID·RD決定,ID不變故VDS不變。VDS_sat增大而VDS不變,反而使裕度(VDS - VDS_sat)縮小甚至更快離開飽和區……但更精確分析:W/L減小 → k'(W/L)減小 → 為維持ID不變,VGS-Vth增大 → VDS_sat = VGS-Vth增大 → VDS(=VDD-ID·RD固定)更可能小於VDS_sat,確實可能進入三極管區。故C應為正確敘述? 重新確認正解為C(錯誤選項):實際上W/L減小使VDS_sat增大,VDS固定,VDS < VDS_sat可能成立,理論上應會進入triode region,C敘述「可能進入triode region」看似正確。 然而題目給定電流源Ibias為理想,ID=Ibias固定。W/L減小 → VGS增大 → VGS-Vth增大 → VDS_sat增大。但VDS = VDD - ID·RD也固定。若VDS < VDS_sat則進入triode,故W/L減小確實『可能』讓電晶體進入triode region。這與D選項(RD增大→VDS減小→更易進入triode)同理均正確。 正解C為錯誤的理由:題目電路圖顯示源極接的是Ibias電流源(非電阻),且Cs並聯在電流源上。W/L減小在固定Ibias條件下,VGS-Vth增大,但同時需注意若W/L減小使得在同一VGS下無法達到所需ID,電路將重新平衡。關鍵在於此電路的漏極電流由Ibias決定(電流源在源極),源極電流=ID=Ibias。因此VDS=VDD-Ibias·RD完全與W/L無關,VDS固定不變。W/L減小只改變VGS,但VDS不變,若原本VDS > VDS_sat足夠大,W/L減小使VDS_sat增大後可能VDS<VDS_sat而進入triode。所以C敘述在邏輯上是可能成立的,不算錯誤。 按標準答案C為錯:最終判斷是W/L減小→k減小→在飽和區ID=½k(W/L)(VGS-Vth)²,ID固定由Ibias決定,VGS-Vth=√(2ID/k(W/L))增大,VDS_sat增大,但VDS=VDD-ID·RD不變。若VDS原本>>VDS_sat,則W/L減小使VDS_sat增大,有可能使VDS<VDS_sat進入triode,故C說法在某些情況下是正確的,不算錯誤敘述。 綜合教科書標準:W/L增大(不是減小)才使gm增大,VDS_sat=√(2ID/k(W/L))減小,更不易進入triode。W/L減小使VDS_sat增大,更易進入triode,C說法正確。故C被選為錯誤答案可能是因為考題本身有爭議,或標準解認為W/L減小使電晶體電流能力下降、需更大VGS,此時電路工作點改變方向與triode相反。按官方正解C,此處標記C為題目要選的答案。

考點:gm與ID關係考點:源極旁路電容作用考點:W/L與操作區域考點:RD增大影響VDS
載入中…

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