다음 회로에서 각 MOSFET M 1 , M 2 , M 3 의 채널길이 비가 L 1 :L 2 :L 3 ＝1:2:4이고 채널 폭의 비가 W 1 :W 2 :W 3 ＝2:8:16일 때, 드레인 전류비 I D1 :I D2 :I D3 는? (단, 모든 MOSFET은 채널길이변조효과와 몸체효과는 무시하고 문턱전압 V tn ＝1[V], V D ＝5[V]이다.)

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다음 회로에서 각 MOSFET M1, M2, M3의 채널길이 비가 L1… | [9급 국가직 전자공학개론] 22년 1회차 기출문제 상세 페이지

1[9급 국가직 전자공학개론] 22년 1회차

다음 회로에서 각 MOSFET M₁, M₂, M₃의 채널길이 비가 L₁:L₂:L₃＝1:2:4이고 채널 폭의 비가 W₁:W₂:W₃＝2:8:16일 때, 드레인 전류비 I_D1:I_D2:I_D3는? (단, 모든 MOSFET은 채널길이변조효과와 몸체효과는 무시하고 문턱전압 V_tn＝1[V], V_D＝5[V]이다.)

1 : 1 : 1

1 : 2 : 2

2 : 1 : 1

2 : 2 : 1

해설

세 MOSFET은 같은 게이트-소스 전압으로 모두 포화 영역에서 동작하므로 드레인 전류는 W/L 비에 비례하고, 전류비는 1 : 2 : 2이다.
회로에서 세 게이트는 모두  $+2\,\mathrm{V}$ 에 묶이고 소스는 접지이므로  $V_{GS}=2\,\mathrm{V}$ ,  $V_{GS}-V_{tn}=1\,\mathrm{V}$ 이다.
드레인은  $V_D=5\,\mathrm{V}$ 이므로  $V_{DS}=5\,\mathrm{V}>V_{GS}-V_{tn}$ 로 포화 영역이다.
포화 전류식:  $I_D=\dfrac{1}{2}\mu_n C_{ox}\dfrac{W}{L}(V_{GS}-V_{tn})^2$ 
공정 상수와 과구동 전압이 같으므로  $I_D\propto \dfrac{W}{L}$ 이다.
 $\dfrac{W_1}{L_1}=\dfrac{2}{1}=2,\ \dfrac{W_2}{L_2}=\dfrac{8}{2}=4,\ \dfrac{W_3}{L_3}=\dfrac{16}{4}=4$ 
따라서  $I_{D1}:I_{D2}:I_{D3}=2:4:4=1:2:2$ 이다.
세 전류가 같다는 비는 W/L 비가 서로 다른 점을 무시한 것이다.
첫째 전류가 두 배라는 비는 W/L 비례 관계를 거꾸로 적용한 것이다.
셋째 전류만 절반이라는 비는 둘째와 셋째의 W/L 비가 4로 같다는 점과 맞지 않는다.

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