§ 7-4 分壓器偏壓 組態： • 基本組態 與 BJT完全相 同，但直流分析則完全 不同。 • VDD被分為輸入及輸出 等 效電源◦1. § 7-4 分壓器偏壓 組態： IG ≅0A → G • S D • 基本組態 與 BJT完全相 同，但直流分析則完全 不同。 • VDD被分為輸入及輸出 等 效電源◦1. [註] Vi、Vo：交流信號。 C1、C2：耦合電容器。 CS：旁路電容器。 DC分析→開路1. AC分析→短路 Boylestad and Nashelsky Electronic Devices and Circuit Theory Copyright ©2006 by Pearson Education, Inc. Upper Saddle River, New Jersey 07458 All rights reserved. 1

§ 7-4 分壓器偏壓 直流分析網路： 2.由網路知 IG ≅0A⇒ IS=ID 且 IR1=IR2 § 7-4 分壓器偏壓 直流分析網路： ＋ VDS － IR1↓ ∥ ID IR2↓ G S D• 2.由網路知 IG ≅0A⇒ IS=ID 且 IR1=IR2 VG=VDD × R2 /(R1 +R2 ) 輸入KVL：VGS+VRS=VG ⇒VGS=VG -VRS =VG -IDRS (直線) 3.直接使用 圖解法 求解 IDQ 及VGSQ a.建立 裝置的 轉移曲線 (方法同上節) 蕭克萊方程式 ①VGS = 0V → ID = IDSS ②ID = 0mA → VGS = Vp ③VGS = ½ Vp → ID = ¼ IDSS 將 ① ~ ③點 繪製曲線 ↖已知值↗ Boylestad and Nashelsky Electronic Devices and Circuit Theory Copyright ©2006 by Pearson Education, Inc. Upper Saddle River, New Jersey 07458 All rights reserved. 2

§ 7-4 分壓器偏壓 b.畫出 VGS=VG -IDRS 直線 ①ID=0mA →VGS=VG - 0mA×RS =VG ②VGS= 0V § 7-4 分壓器偏壓 a. 裝 置 b.網路 ① ② c. Q-點 d. IDQ VGSQd. ½Vp ¼ IDSS ③ b.畫出 VGS=VG -IDRS 直線 ①ID=0mA →VGS=VG - 0mA×RS =VG ②VGS= 0V →IDRS =VG →ID =VG /RS 將 ① ~ ②點 繪製直線 c.兩線交點⇒Q-點 (靜態點 或工作點 ) d.從Q-點畫 水平線 得 IDQ 垂直線 得VGSQ Boylestad and Nashelsky Electronic Devices and Circuit Theory Copyright ©2006 by Pearson Education, Inc. Upper Saddle River, New Jersey 07458 All rights reserved. 3

§ 7-4 分壓器偏壓 4.輸出KVL：VDS =VDD－VRD－VRS =VDD－ID (RD+RS ) § 7-4 分壓器偏壓 ＋ VDS － IR1↓ ∥ ID IR2↓ VRD G S D• 4.輸出KVL：VDS =VDD－VRD－VRS =VDD－IDRD－IDRS =VDD－ID (RD+RS ) 由網路知 VS =VRS =ID RS VD =VDS+VS =VDD－VRD=VDD－IDRD (以上4.之方法 同上節) IR1=IR2=VDD /(R1 +R2 ) Boylestad and Nashelsky Electronic Devices and Circuit Theory Copyright ©2006 by Pearson Education, Inc. Upper Saddle River, New Jersey 07458 All rights reserved. 4

§ 7-4 分壓器偏壓 RS 對 Q-點 之效應： 由 網路直線 ② VGS = 0V (垂直軸) →ID =VG /RS 且VG 為定值 § 7-4 分壓器偏壓 RS 對 Q-點 之效應： Q-點 RS 值增加 IDQ1 VGSQ1 IDQ2 VGSQ2 ② VGS 由 網路直線 ② VGS = 0V (垂直軸) →ID =VG /RS 且VG 為定值 ∴RS↑⇒ ID↓=VG /RS↑ (垂直軸 交點) ⇒網路直線 向左下倒 ⇒IDQ↓，VGSQ 更負 Boylestad and Nashelsky Electronic Devices and Circuit Theory Copyright ©2006 by Pearson Education, Inc. Upper Saddle River, New Jersey 07458 All rights reserved. 5

§ 7-4 分壓器偏壓 例題 7.5：下圖之網路，試求：a. IDQ 及VGSQ b.VD c.VS d.VDS e.VDG § 7-4 分壓器偏壓 例題 7.5：下圖之網路，試求：a. IDQ 及VGSQ b.VD c.VS d.VDS e.VDG 解：利用 圖解法 解題 a. IG ≅0A⇒IS =ID 且 IR1 =IR2 VG =VDD × R2 /(R1 +R2 ) =16V×270kΩ/(2.1MΩ+270kΩ) =1.82V 輸入KVL：VGS =VG –ID RS =1.82V–ID ×1.5kΩ Ⓐ畫出 VGS=1.82V–ID ×1.5kΩ 直線 ①ID= 0mA→VGS =1.82V ②VGS= 0V →ID =1.82V /1.5kΩ= 1.21mA 將 ① ~ ②點 繪製直線 I S=ID↓ IG ≅ 0A → (VDD ) RD ＋ － VDS R2 R1 RS ID↓ S D G • VGS IR1↓ IR2↓ Boylestad and Nashelsky Electronic Devices and Circuit Theory Copyright ©2006 by Pearson Education, Inc. Upper Saddle River, New Jersey 07458 All rights reserved. 6

§ 7-4 分壓器偏壓 解：Ⓑ建立 裝置的 轉移曲線 蕭克萊方程式 ①VGS=0V →ID=IDSS=8mA § 7-4 分壓器偏壓 解：Ⓑ建立 裝置的 轉移曲線 蕭克萊方程式 ①VGS=0V →ID=IDSS=8mA ②ID=0mA →VGS=Vp=-4V ③VGS=½Vp =½ × (-4V)=-2V →ID=¼ IDSS =¼ ×8mA= 2mA 將 ① ~ ③點 繪製曲線 Ⓒ由Ⓐ與Ⓑ交點 得 靜態點 Q-點 Ⓓ從Q-點畫 水平線得IDQ=2.4mA 垂直線得VGSQ=-1.8V Q-點 ① ② Ⓐ網路 ①VGS=1.82V ②ID=1.21mA 裝置Ⓑ ③ a. VGS Boylestad and Nashelsky Electronic Devices and Circuit Theory Copyright ©2006 by Pearson Education, Inc. Upper Saddle River, New Jersey 07458 All rights reserved. 7

§ 7-4 分壓器偏壓 解： b.VD=VDD－ID RD =16V－2.4mA×2.4kΩ=10.24V § 7-4 分壓器偏壓 I S=ID↓ IG ≅ 0A → (VDD ) RD ＋ － VDS R2 R1 RS ID↓ S D G • VGS IR1↓ IR2↓ 解： b.VD=VDD－ID RD =16V－2.4mA×2.4kΩ=10.24V c.VS =ID RS =2.4mA×1.5kΩ=3.6V d.VDS =VD－VS =10.24V－3.6V= 6.64V e.VDG =VD－VG =10.24V－1.82V= 8.42V (很少求) Boylestad and Nashelsky Electronic Devices and Circuit Theory Copyright ©2006 by Pearson Education, Inc. Upper Saddle River, New Jersey 07458 All rights reserved. 8

§ 7-4 分壓器偏壓 例題 7.6：下圖之網路，試求：a. IDQ 及VGSQ b.VDS c.VD d.VS 解：利用 圖解法 解題 § 7-4 分壓器偏壓 例題 7.6：下圖之網路，試求：a. IDQ 及VGSQ b.VDS c.VD d.VS 解：利用 圖解法 解題 a.輸入KVL：VGS+ID RS +VSS = 0 →VGS = –VSS –ID RS = – (–10V) –ID ×1.5kΩ =10V–ID ×1.5kΩ (方程式 與 分壓器偏壓 相似) Ⓐ畫出 VGS=10V–ID ×1.5kΩ 直線 ①ID= 0mA→VGS =10V ②VGS= 0V →ID =10V /1.5kΩ= 6.67mA 將 ① ~ ②點 繪製直線 ↓I S =ID IG ≅ 0A → ＋ － VDS S • D • G • VGS Boylestad and Nashelsky Electronic Devices and Circuit Theory Copyright ©2006 by Pearson Education, Inc. Upper Saddle River, New Jersey 07458 All rights reserved. 9

§ 7-4 分壓器偏壓 解： Ⓑ建立 裝置的 轉移曲線 蕭克萊方程式 ①VGS=0V →ID=IDSS=9mA § 7-4 分壓器偏壓 解： Ⓑ建立 裝置的 轉移曲線 蕭克萊方程式 ①VGS=0V →ID=IDSS=9mA ②ID=0mA →VGS=Vp=-3V ③VGS=½Vp =½ × (-3V)=-1.5V →ID=¼ IDSS =¼ ×9mA= 2.25mA 將 ① ~ ③點 繪製曲線 Ⓒ由Ⓐ與Ⓑ交點 得 靜態點 Q-點 Ⓓ從Q-點畫 水平線得IDQ=6.9mA 垂直線得VGSQ=-0.35V Q-點 ① ② Ⓐ網路 VGS=10V ②ID=6.67mA ↙ • 裝置Ⓑ ③ a. ↑ ½Vp ←¼ IDSS Boylestad and Nashelsky Electronic Devices and Circuit Theory Copyright ©2006 by Pearson Education, Inc. Upper Saddle River, New Jersey 07458 All rights reserved. 10

§ 7-4 分壓器偏壓 解： b.輸出KVL： VDS =VDD－ID RD－ID RS－VSS =VDD－ID (RD +RS)－VSS § 7-4 分壓器偏壓 解： b.輸出KVL： VDS =VDD－ID RD－ID RS－VSS =VDD－ID (RD +RS)－VSS =20V－6.9mA(1.8kΩ+1.5kΩ) －(－10V) =7.23V c.VD=VDD－ID RD =20V－6.9mA×1.8kΩ=7.58V d.VDS =VD－VS →VS =VD－VDS = 7.58V－7.23V = 0.35V ↓I S =ID IG ≅ 0A → ＋ － VDS S • D • G • VGS Boylestad and Nashelsky Electronic Devices and Circuit Theory Copyright ©2006 by Pearson Education, Inc. Upper Saddle River, New Jersey 07458 All rights reserved. 11

§ 7-5 空乏型 MOSFETs • 與 JFETs 轉移曲線 之主要差異：空乏型 MOSFET 允許 正值之VGS 及 ID 超過 IDSS 。 • 問題：1. 轉移曲線 須延伸到何等VGS 正值之範圍? 2. ID 值 可較 IDSS 大多少? 答：所需範圍 可由 MOSFET 參數 及 網路偏壓線 定義◦ Boylestad and Nashelsky Electronic Devices and Circuit Theory Copyright ©2006 by Pearson Education, Inc. Upper Saddle River, New Jersey 07458 All rights reserved. 12

§ 7-5 空乏型 MOSFETs 例題 7.7：對下圖之n-通道空乏型 MOSFET，試求：a.IDQ 與VGSQ b.VDS 解：利用 圖解法 解題 a. IG ≅0A⇒IS =ID 且 IR1 =IR2 VG =VDD × R2 /(R1 +R2 ) =18V×10MΩ/(110MΩ+10MΩ) =1.5V 輸入KVL：VGS =VG –ID RS =1.5V–ID ×750Ω Ⓐ畫出 VGS=1.5V–ID ×750Ω 直線 ①ID= 0mA→VGS =1.5V ②VGS= 0V →ID =1.5V / 750Ω= 2mA 將 ① ~ ②點 繪製直線 I S=ID↓ IG ≅ 0A → (VDD ) RD ＋ － VDS R2 R1 RS ID↓ S• D G • VGS IR1↓ IR2↓ Boylestad and Nashelsky Electronic Devices and Circuit Theory Copyright ©2006 by Pearson Education, Inc. Upper Saddle River, New Jersey 07458 All rights reserved. 13

§ 7-5 空乏型 MOSFETs 解：Ⓑ建立 裝置的 轉移曲線 蕭克萊方程式 ①VGS=0V →ID=IDSS=6mA Q-點 ① ② Ⓐ網路 ①VGS=1.5V ↙ ← ②ID=2mA 裝置Ⓑ ③ a. ¼ IDSS ↑ ½Vp ④ 10.67mA→ 解：Ⓑ建立 裝置的 轉移曲線 蕭克萊方程式 ①VGS=0V →ID=IDSS=6mA ②ID=0mA →VGS=Vp=-3V ③VGS=½Vp =½ × (-3V)=-1.5V →ID=¼ IDSS =¼ ×6mA=1.5mA ④VGS=1V →ID= 6mA×[1－(1V/-3V)]2 =10.67mA 將 ① ~ ③、④點 繪製曲線 Ⓒ由Ⓐ與Ⓑ交點 得 靜態點 Q-點 Ⓓ從Q-點畫 水平線得IDQ=3.1mA 垂直線得VGSQ=-0.8V Boylestad and Nashelsky Electronic Devices and Circuit Theory Copyright ©2006 by Pearson Education, Inc. Upper Saddle River, New Jersey 07458 All rights reserved. 14

§ 7-5 空乏型 MOSFETs 解： b.VDS =VDD－ID RD－ID RS =VDD－ID (RD +RS ) =18V－3.1mA(1.8kΩ+750Ω) =10.095V I S=ID↓ IG ≅ 0A → (VDD ) RD ＋ － VDS R2 R1 RS ID↓ S• D G • VGS IR1↓ IR2↓ Boylestad and Nashelsky Electronic Devices and Circuit Theory Copyright ©2006 by Pearson Education, Inc. Upper Saddle River, New Jersey 07458 All rights reserved. 15

§ 7-5 空乏型 MOSFETs 例題 7.8：以 RS =150Ω重複 例題7.7 ◦ 解：利用 圖解法 解題 解：利用 圖解法 解題 a. IG ≅0A⇒IS =ID 且 IR1 =IR2 VG =VDD × R2 /(R1 +R2 ) =18V×10MΩ/(110MΩ+10MΩ) =1.5V 輸入KVL：VGS =VG –ID RS =1.5V–ID ×150Ω Ⓐ畫出 VGS=1.5V–ID ×150Ω 直線 ①ID= 0mA→VGS =1.5V ②VGS= 0V →ID =1.5V / 150Ω=10mA 將 ① ~ ②點 繪製直線 I S=ID↓ IG ≅ 0A → (VDD ) RD ＋ － VDS R2 R1 RS ID↓ S• D G • VGS IR1↓ IR2↓ 150Ω Boylestad and Nashelsky Electronic Devices and Circuit Theory Copyright ©2006 by Pearson Education, Inc. Upper Saddle River, New Jersey 07458 All rights reserved. 16

§ 7-5 空乏型 MOSFETs 解：Ⓑ建立 裝置的 轉移曲線 蕭克萊方程式 ①VGS=0V →ID=IDSS=6mA ②ID=0mA →VGS=Vp=-3V ③VGS=½Vp =½ × (-3V)=-1.5V →ID=¼ IDSS =¼ ×6mA=1.5mA ④VGS=1V →ID= 6mA×[1－(1V/-3V)]2 =10.67mA 將 ①~④點 繪製曲線 (同上題) Ⓒ由Ⓐ與Ⓑ交點 得 靜態點 Q-點 Ⓓ從Q-點畫 水平線得IDQ=7.6mA 垂直線得VGSQ=0.35V Q-點 Ⓐ網路 ①VGS=1.5V ↙ ID=10mA②→ Ⓑ裝置 a. IDSS→ Q > 0 >IDSS Boylestad and Nashelsky Electronic Devices and Circuit Theory Copyright ©2006 by Pearson Education, Inc. Upper Saddle River, New Jersey 07458 All rights reserved. 17

§ 7-5 空乏型 MOSFETs 解： b.VDS =VDD－ID RD－ID RS =VDD－ID (RD +RS ) =18V－7.6mA(1.8kΩ+150Ω) =3.18V I S=ID↓ IG ≅ 0A → (VDD ) RD ＋ － VDS R2 R1 RS ID↓ S• D G • VGS IR1↓ IR2↓ 150Ω Boylestad and Nashelsky Electronic Devices and Circuit Theory Copyright ©2006 by Pearson Education, Inc. Upper Saddle River, New Jersey 07458 All rights reserved. 18

§ 7-5 空乏型 MOSFETs 例題 7.9：下圖之網路，試求：a.IDQ 及 VGSQ b.VD 解：利用 圖解法 解題 (自偏壓組態) a. IG ≅0A⇒V1MΩ=0 短路 輸入KVL：VGS+IDRS=0 ⇒VGS = -IDRS= –ID ×2.4kΩ Ⓐ畫出VGS= –ID ×2.4kΩ網路偏壓線 ①ID= 0mA →VGS = – 0mA×2.4kΩ=0V ②任代一點 VGS→ID 例: VGS= - 6V →ID = - (- 6V) / 2.4kΩ= 2.5mA 將 ① ~ ②點 繪製 直線 Ⓑ建立 裝置的 轉移曲線 蕭克萊方程式 I S=ID↓ IG ≅ 0A → (VDD ) RD ＋ － VDS RG RS ID↓ S• D G • VGS Boylestad and Nashelsky Electronic Devices and Circuit Theory Copyright ©2006 by Pearson Education, Inc. Upper Saddle River, New Jersey 07458 All rights reserved. 19

§ 7-5 空乏型 MOSFETs 解： ①VGS=0V →ID=IDSS=8mA ②ID=0mA →VGS=Vp=-8V Q-點 IDSS ① ② Ⓐ網路-偏壓線 ① 裝置-轉移曲線 Ⓑ ③ a. ④ 12.5mA 2.5mA 解： ①VGS=0V →ID=IDSS=8mA ②ID=0mA →VGS=Vp=-8V ③VGS=½Vp =½ × (- 8V)=- 4V →ID=¼ IDSS =¼ ×8mA=2mA ④VGS=2V →ID= 8mA×[1－(2V/-8V)]2 =12.5mA 將 ① ~ ④點 繪製 曲線 Ⓒ由Ⓐ與Ⓑ交點 得靜態點 Q-點 Ⓓ從Q-點畫 水平線得IDQ=1.7mA 垂直線得VGSQ=- 4.3V b.VD =VDD－ID RD =20V－1.7mA×6.2kΩ =9.46V Boylestad and Nashelsky Electronic Devices and Circuit Theory Copyright ©2006 by Pearson Education, Inc. Upper Saddle River, New Jersey 07458 All rights reserved. 20

§ 7-5 空乏型 MOSFETs 例題 7.10：對下圖之網路，試求：VDS 解：G – S 直接連接⇒VGS = 0V (定值) ⇒ID ≜ IDSS ∴VGSQ=0V，IDQ=10mA ∴VDS =VDD－ID RD =20V－10mA×1.5kΩ =20V－15V =5V (VDD ) RD ＋ － VDS ID↓ 0= Boylestad and Nashelsky Electronic Devices and Circuit Theory Copyright ©2006 by Pearson Education, Inc. Upper Saddle River, New Jersey 07458 All rights reserved. 21

k = ID (on) / (VGS (on)－VGS (Th))2 § 7-6 增強型 MOSFETs • 其 轉移特性 與 JFET 及 空乏型 MOSFETs 完全不同。 轉移特性 (n-通道)： ① ② ③ ④ 1.VGS ≦VGS (Th) 或 VT ⇒ ID=0mA ①臨限電壓←特性規格表 2.VGS >VGS (Th)或 VT 時， ②汲極電流 ID (on) ⇒VGS (on) ↖特性規格表↗ 且 汲極電流 定義為 ID = k (VGS－VGS (Th))2 k = ID (on) / (VGS (on)－VGS (Th))2 ③VGS1⇒ID1 (值在 VGS(Th)~VGS(on)) ④VGS2⇒ID2 (值 >VGS(on)) 將 ①~ ④點 繪製 轉移曲線 Boylestad and Nashelsky Electronic Devices and Circuit Theory Copyright ©2006 by Pearson Education, Inc. Upper Saddle River, New Jersey 07458 All rights reserved. 22

§ 7-6 增強型 MOSFETs ( 組態 ) 回授偏壓配置： • RG 導致閘極之極大電壓以驅動 MOSFET “導通”。 IG ≅ 0A → C1 C2 • RG 導致閘極之極大電壓以驅動 MOSFET “導通”。 • DC分析- - IG ≅ 0A ⇒VRG =IG RG =(0A)RG = 0→短路1. [註] Vi、Vo：交流信號。 C1、C2：耦合電容器。 DC分析→開路1. AC分析→短路 Boylestad and Nashelsky Electronic Devices and Circuit Theory Copyright ©2006 by Pearson Education, Inc. Upper Saddle River, New Jersey 07458 All rights reserved. 23

§ 7-6 增強型 MOSFETs ( 直流等效電路 ) 2.由網路知： D–G 直接連接 ⇒VD=VG ⇒VDS=VGS ＋ － 2.由網路知： D–G 直接連接 ⇒VD=VG ⇒VDS=VGS 輸出KVL：VDS =VDD –ID RD ⇒VGS =VDD -IDRD (直線) 3.直接使用 圖解法 求解 IDQ 及VGSQ a.建立 裝置的 轉移曲線 (已由p22求得) b.畫出 VGS=VDD -IDRD 網路偏壓線 ①ID=0mA→VGS=VDD - 0mA×RD =VDD ②VGS= 0V→IDRD =VDD →ID =VDD /RD 將 ① ~ ②點 繪製 直線 Boylestad and Nashelsky Electronic Devices and Circuit Theory Copyright ©2006 by Pearson Education, Inc. Upper Saddle River, New Jersey 07458 All rights reserved. 24

§ 7-6 增強型 MOSFETs c.兩線 交點 ⇒ Q-點 (靜態點 或操作點 ) d.從 Q-點 畫 水平線 得 IDQ a. 裝 置 b.網路 c.Q-點 d. ① ② c.兩線 交點 ⇒ Q-點 (靜態點 或操作點 ) d.從 Q-點 畫 水平線 得 IDQ 垂直線 得VGSQ Boylestad and Nashelsky Electronic Devices and Circuit Theory Copyright ©2006 by Pearson Education, Inc. Upper Saddle River, New Jersey 07458 All rights reserved. 25

§ 7-6 增強型 MOSFETs 例題 7.11：試求下圖 增強型 MOSFET 之 IDQ 與 VDSQ 解：利用 圖解法 解題 解：利用 圖解法 解題 [ 畫出 轉移曲線 ] ①VGS ≦VGS (Th)= 3V⇒ID=0mA VGS >VGS (Th) 時， ②ID (on) =6mA⇒VGS (on) =8V 且 汲極電流 定義為 ID = k (VGS－VGS (Th))2 k = ID (on) /(VGS (on)－VGS (Th))2 = 6mA/(8V－3V)2 = 0.24mA/V2 ③值在 VGS(Th)=3V ~ VGS(on)=8V VGS=6V→ ID= 0.24mA/V2×(6V－3V)2 =2.16mA ④值 >VGS(on)=8V VGS=10V→ ID=0.24mA/V2×(10V－3V)2=11.76mA IG ≅ 0A → (VDD ) RD ＋ － VDS RG ID↓ S • D • G • VGS Boylestad and Nashelsky Electronic Devices and Circuit Theory Copyright ©2006 by Pearson Education, Inc. Upper Saddle River, New Jersey 07458 All rights reserved. 26

§ 7-6 增強型 MOSFETs 解： 將 ①~ ④點 繪製 轉移曲線 [ 畫出 網路偏壓線 ] VGS=VDD -IDRD Q-點 ① ② 網 路 偏 壓 線 轉移曲線 ③ ans. 2.16mA 11.76mA ④ 解： 將 ①~ ④點 繪製 轉移曲線 [ 畫出 網路偏壓線 ] VGS=VDD -IDRD =12V- ID ×2kΩ ①ID=0mA→ VGS=12V- 0mA×2kΩ=12V ②VGS= 0V→ ID =12V/2kΩ= 6mA 將 ① ~ ②點 繪製 直線 兩線 交點 得工作點 Q-點 從Q-點畫 水平線得IDQ=2.75mA 垂直線得VGSQ=6.4V =VDSQ Boylestad and Nashelsky Electronic Devices and Circuit Theory Copyright ©2006 by Pearson Education, Inc. Upper Saddle River, New Jersey 07458 All rights reserved. 27

§ 7-6 增強型 MOSFETs ( 直流等效電路 ) 分壓器偏壓結構： 1.由網路知 IG ≅ 0A⇒ IS=ID 且 IR1=IR2 VG I S=ID↓ ＋ － VDS ID↓ IR1↓ IR2↓ 1.由網路知 IG ≅ 0A⇒ IS=ID 且 IR1=IR2 VG=VDD × R2 /(R1 +R2 ) 輸入KVL：VGS+VRS=VG ⇒VGS=VG -VRS =VG -IDRS (直線) 輸出KVL：VDS=VDD－IDRD－IDRS =VDD－ID (RD+RS ) 2.直接使用 圖解法 求解 IDQ 及VGSQ a.建立 裝置的 轉移曲線 (已由p22求得) b.畫出 VGS=VG -IDRS 網路偏壓線 (同p3) ①ID=0mA→VGS=VG - 0mA×RS =VG ②VGS= 0V→IDRS =VG →ID =VG /RS 將 ① ~ ②點 繪製 直線 Boylestad and Nashelsky Electronic Devices and Circuit Theory Copyright ©2006 by Pearson Education, Inc. Upper Saddle River, New Jersey 07458 All rights reserved. 28

§ 7-6 增強型 MOSFETs c.兩線 交點 ⇒ Q-點 (靜態點 或操作點 ) d.從 Q-點 畫 水平線 得 IDQ a. 裝 置 b.網路 c.Q-點 d. ① ② VG RS c.兩線 交點 ⇒ Q-點 (靜態點 或操作點 ) d.從 Q-點 畫 水平線 得 IDQ 垂直線 得VGSQ Boylestad and Nashelsky Electronic Devices and Circuit Theory Copyright ©2006 by Pearson Education, Inc. Upper Saddle River, New Jersey 07458 All rights reserved. 29

§ 7-6 增強型 MOSFETs 例題 7.12：求下圖網路之 IDQ、VGSQ 與 VDS 解：利用 圖解法 解題 解：利用 圖解法 解題 IG ≅0A⇒IS =ID 且 IR1 =IR2 VG =VDD × R2 /(R1 +R2 ) =40V×18MΩ/(22MΩ+18MΩ) =18V 輸入KVL：VGS =VG –ID RS =18V–ID × 0.82kΩ [ 畫出 網路-偏壓線 ] ①ID= 0mA→VGS =18V ②VGS= 0V →ID =VG /RS =18V / 0.82kΩ = 21.95mA 將 ① ~ ②點 繪製直線 IG ≅ 0A → (VDD ) RD ＋ － R1 R2 ↓I S=ID IR1↓ IR2↓ RS Boylestad and Nashelsky Electronic Devices and Circuit Theory Copyright ©2006 by Pearson Education, Inc. Upper Saddle River, New Jersey 07458 All rights reserved. 30

§ 7-6 增強型 MOSFETs 解：[ 畫出 裝置-轉移曲線 ] ①VGS ≦VGS (Th)= 5V⇒ID=0mA ②ID (on) =3mA⇒VGS (on) =10V 且 汲極電流 定義為 ID = k (VGS－VGS (Th))2 k = ID (on) /(VGS (on)－VGS (Th))2 = 3mA/(10V－5V)2 = 0.12mA/V2 ③VGS=15V→ ID= 0.12mA/V2×(15V－5V)2 =12mA ④VGS=20V→ ID=0.12mA/V2×(20V－5V)2 =27mA 將 ①~ ④點 繪製 轉移曲線 Q-點 ① ② 網 路 偏 壓 線 轉移曲線 ③ ans. 27mA ④ 3mA 12mA Boylestad and Nashelsky Electronic Devices and Circuit Theory Copyright ©2006 by Pearson Education, Inc. Upper Saddle River, New Jersey 07458 All rights reserved. 31

§ 7-6 增強型 MOSFETs 解： 兩線 交點 得工作點 Q-點 從Q-點畫 水平線得IDQ ≅ 6.7mA 垂直線得VGSQ=12.5V 輸出KVL： VDS =VDD－ID RD－ID RS =VDD－ID (RD +RS ) =40V－6.7mA(3kΩ+0.82kΩ) =14.4V IG ≅ 0A → (VDD ) RD ＋ － R1 R2 ↓I S=ID IR1↓ IR2↓ RS Boylestad and Nashelsky Electronic Devices and Circuit Theory Copyright ©2006 by Pearson Education, Inc. Upper Saddle River, New Jersey 07458 All rights reserved. 32

§ 7-7 摘要表 (自行參閱 課本 表7.1) • FET 直流組態 之 一般分析步驟： 1. 建立 轉移曲線。 2. 畫出 網路偏壓線。 § 7-7 摘要表 (自行參閱 課本 表7.1) • FET 直流組態 之 一般分析步驟： 1. 建立 轉移曲線。 2. 畫出 網路偏壓線。 3. 兩線交點 即為 Q-點 → IDQ 及 VGSQ。 4. 應用 電路分析基本定律 → 其餘參數，如：VDS、…。 Boylestad and Nashelsky Electronic Devices and Circuit Theory Copyright ©2006 by Pearson Education, Inc. Upper Saddle River, New Jersey 07458 All rights reserved. 33