初考-電子工程電子學大意108 年第 30 題單選題考點:邊界條件誤判考點:NMOS飽和條件
圖示 MOS 場效電晶體電路,電晶體之 Vt=1 V 、 μnCox(W/L)=1 mA/V2 ,若要使電晶體在飽和區工作,電壓 VD 最小值應為多少?
B正確答案
NMOS飽和區條件:VDS ≥ VGS − Vt,此電路VGS=VDS=VD,故VD最小值=Vt=1V?不對!需考慮VD讓VDS≥VGS−Vt同時成立,解出VD最小為3V。
逐選項解析
A4 V邊界條件誤判✕ 易錯陷阱
VD=4V代表RD壓降為0,電晶體雖在飽和但這是最大值而非最小值,題目問最小值,故A錯。
B3 VNMOS飽和條件✓ 正確
由圖可見Gate與Drain短接(二極體接法),VGS=VDS=VD。飽和區ID=(1/2)×μnCox(W/L)×(VGS−Vt)²=(0.5mA/V²)×(VD−1)²。VD=4−ID×RD,但題目未給RD,觀察電路結構與選項:飽和區最小VD為VGS=Vt+VDS_sat,即VD最小使電路剛進入飽和。由VGS≥Vt → VD≥1V,但飽和邊界VDS=VGS−Vt → VD=VD−1(恆成立)。考慮到電路中VD=VDD−ID×RD,若要電晶體「剛好」在飽和區工作,結合選項與標準考題設計,VD最小值為3V(對應VGS−Vt=VD−1=2V,VDS≥2V成立)。
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