專利師 110 年電子學考古題

考慮在溫度300 K 時的p-n 陡接面二極體的摻雜度NA = 1020 cm-3與 ND = 1017 cm-3，則請計算在逆偏壓1 V 情況下的㈠電子能障；㈡空乏區 寬度；㈢最大接面電場；㈣接面電容。 其中：ni = 1 × 1010 cm-3，k = 1.38 × 10-23 J/K，q = 1.6 × 10-19 C， 0 = 8.854 × 10-14 F/cm，Si = 11.9 0，SiO2 = 3.9 0，Si3N4 = 7.8 0。（20分）

假設一個n 通道FET 的Vt = 2 V，k = 1 mA/V2，而p 通道FET 的 Vt= -2 V，k = 1 mA/V2。如下圖的電路，請在以下的情況中求出VD 值？ ㈠VG = 1 V；㈡VG = 3 V；㈢VG = 5 V。（20分）

一橋氏運算放大器電路如下圖，假設R1 = 100 、R2 = 100 、R3 = 300 、 R4 = 100 、R5 = 300 、R6 = 300 ，試計算v1、i1、vo 以及vo 與vs 之間 的關係？（20分） RD = 5 kΩ VDD = 10 V VG a b R1 R2 R4 R3 i1 v1 + − R5 R6 vo vs + −

一串聯迴授放大器（series feedback amplifier）電路如下圖，虛線內之電 路表示為放大器之等效電路，且以Ra = 100 及Rb = 300 兩顆電阻將 VO 訊號迴授至輸入端。其中放大器之增益為A = 105，RI 為放大器之輸 入電阻且遠大於Ra，RO 為放大器之輸入電阻且趨近於0。㈠為何該電路 稱為串聯迴授放大器？㈡該電路之迴授增益值？㈢輸出端電壓VO 與 電源端電壓VS 之關係？（20分）

一CMOS 微處理器晶片包含等效一百萬個閘（gate），操作電壓為5 V， 當該晶片： ㈠運作於120 MHz 時，功率消耗為9 W； ㈡運作於50 MHz 時，功率消耗為4.7 W。 請計算該晶片將損失多少功率在一些與時脈無關的地方（如漏電和其他 靜態電路）？若任何時候都有85%的閘在作動，則每閘的平均電容值為 多少？（20分） + − + − VI RI RO VO VF Ra Rb VS VI A