This is an HTML version of an attachment to the Official Information request 'Request for EEEN204/ECEN204 Final Test Papers from 2020 to 2023.'.
ECEN 204 Electronic Design   
Test 4 
 
 
                                  Due 1659 hrs on 22 October 2020
Name: ……………………………………………………………………… 
Student Number:………………………………………………………. 
 
Instructions 
Attempt al  questions 
 
 
 
 
 
Total = 80 marks 
The test will be available on ECS Wiki after 1200 hrs (NZ time) on Wednesday 21 October. 
You will have at least 24 hours available to complete and hand in. 
Please upload you answer scripts on ECS Wiki submission system. The submission system 
closes at 1659hrs (NZ time) on the 22nd October
Type or neatly write your answers in the spaces provided. You can also electronically draw 
your sketches on the document or else draw in another package and then import into this 
document. Show the details of your workings where appropriate – do not just show final 
answer. 
 
The test should be completed individually, that is you may not consult with anyone to 
obtain answers but is “open book” – you may consult your class notes/videos or even the 
internet.   
 
   
 
Save your document with a filename “your surname”_“your initials”_ ECEN204_Test4 and 
ensure that you submit this in the ECS Wiki submission system no later than 459 pm (NZ 
time) on Thursday 22 October 2020. Please submit as good quality pdf or Word document. 
 
 
 
 
 

 








 
All these questions deal with n-type enhancement MOSFETs. Remember, such a MOSFET 
will be in saturation mode if: VGS > Vt and VGD < Vt. If the MOSFET is in the saturation 
region then:  µ C W
µ C W
 
n
ox
2
I
=
(V
)     and      
n
ox
=
V
(
) 
D
2
GS
t
L
d
GS
t
gs
2
L
The transconductance is defined by: 
i
µ C W
 
d
n
ox
g
=
=
(V
 
m
v
2
GS
t
L
gs
 
 
Question 1   
 
 
 
 
 
 
 
 
[20] 
 
Design the circuit shown in Fig. 1 (i.e. find values for the resistors RD and RS) so that the 
transistor operates with ID = 0.4 mA and VD = +1 V. Assume that Vt = 2 V, µnCox = 20 µA/V2,    
L = 10 µm and W = 400 µm. 
 
VDD = 5 V 
 
 
ID 
RD 
 
 
 
 
I
RS 

 
 
VSS = -5 V 
 
Fig. 1 
 
 
 
 

 

 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

 






Question 2   
 
 
 
 
 
 
 
 
[20] 
Design the circuit in Fig. 2 to obtain a current ID of 0.4 mA. Find the value required for R and 
find the dc voltage VD. Assume the values for Vt, µnCox, L and W as in Q1. 
 
VDD = 5 V 
 
 
ID 

 
VD 
 
 
Fig. 2 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

 









Question 3   
 
 
 
 
 
 
 
 
[20] 
For the circuit shown in Fig. 3 determine if the MOSFET is in saturation mode and find the 
drain current. The transistor has 
 
Vt = 2 V and µnCoxW/L = 2 mA/V2. 
 
VDD = 10 V 
 
 
ID 
5.6 kΩ 
6.2 MΩ 
 
 
 
3.9 MΩ 
 
ID 
820 Ω 
 
 
 
Fig. 3 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

 








Question 4   
 
 
 
 
 
 
 
 
[20] 
For the circuit shown in Fig. 4: 
 
(a) find the dc quantities ID and VD
 
(b) calculate the value of gm at this bias point; 
 
(c) calculate the value of the voltage gain. 
 
Assume Vt = 2 V, µnCoxW/L = 1 mA/V2 and VGS = 4 V. 
 
VDD = 10 V 
 
 
ID 
3.6 kΩ 
 
 
 

vgs 
 
 
V
 
GS 
 
Fig. 4 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
************************************************************************* 
 

 

ECEN 204   
 
 
 
 
 
 
 
Assignment 5 
Total marks: 40 
 
 
Below are the problems for this assignment. Do your calculation as needed and then put 
your final answers as well any discussion or plots in the spaces required. Submit this 
document with a filename: 
ECEN204_Assmt5_2021_”your surname”-“your initial” on the Wiki submission system no 
later than Monday 4 October by 11.59 pm. 
 
Name: …………………………………………………………………………………………….  
Student Number:………………………………………………………………………………. 
 
 


Q1. Given the following figure, determine: 
a)  IC 
b)  RC 
c)  RB 
d)  VCE. 
 
 
Answer 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
(10) 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
     
 
 
 
 


Q2. For the following voltage divider biased amplifier circuit, find: 
a)  IBQ 
b)  ICQ 
c)  VCEQ 
d)  VC 
e)  VE 
f)  VB. 
 
Answer 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
(15) 
   
 
   
 
 
 

Q3. Design a voltage-divider bias network using a supply of 24 V, a transistor with a beta of 
110, and an operating point of ICQ = 4 mA and VCEQ = 8 V. Choose VE = 1/8VCC. Use 
standard values. 
 
Answer: 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
(15) 
 
 
     
 

EEEN 204 
 
 
 
 
 
 
 
 
Assignment 5  
Total marks: 55 
 
 
Below are the problems for this assignment. Do your calculation as needed and then put 
your final answers as well any discussion or plots in the spaces required. Submit this 
document with a filename: 
EEEN204_Assmt5_2022_”your surname”-“your initial” on the Wiki submission system no 
later than Friday 14 October by 11.59 pm. 
 
Name: …………………………………………………………………………………………….. 
Student Number:………………………………………………………………………………. 
 
 


Q1. Given the following figure, determine: 
a)  IC 
b)  RC 
c)  RB 
d)  VCE. 
 
 
Answer 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
(10) 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
     
 
 
 
 


Q2. For the following voltage divider biased amplifier circuit, find: 
a)  IBQ 
b)  ICQ 
c)  VCEQ 
d)  VC 
e)  VE 
f)  VB. 
 
Answer 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
(15) 
   
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
   

Q3. Design a voltage-divider bias network using a supply of 24 V, a transistor with a beta of 
110, and an operating point of ICQ = 4 mA and VCEQ = 8 V. Choose VE = 1/8VCC. Use 
standard values and select the components available in the market. Do the second iteration 
with the market components and compare the results. 
 
Answer: 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
(15 + 15 
marks for component selection and second iteration of design) 
 
 
   
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
   

 

 

Name: ______________________ 
 EEEN 204 Electronic Devices 
Test 2: 3 November 2023 
 
There are 50 marks worth of questions in this test.  You are to answer all questions and 
you have 60 minutes in which to do so.  This test is not open book but you are allowed 
two sides A4 of hand written notes.  If you need additional space then feel free to write on 
the back of the pages.  Good luck, have fun. 
 
Unless otherwise stated, you should assume VDD = 5.0 V and that 
For nMOS devices  
Vt =  1.0 V 
Vtd = -3.0 V 
For pMOS devices  
Vtp = -1.0 V 
Vtpd = 3.0 V 
𝛽
2
For FETS in saturation, I
 
ds =
(V
2
gs − Vt)

V2 
In non-saturation  I
 V − V V − ds
DS = 
(
 
gs
t )

ds


2 
 
 
(1) 
Draw the schematic diagram of a pMOS inverter that uses one pMOS enhancement 
mode and one pMOS depletion mode transistor.  
[3 marks] 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
(2) 
Derive an expression for the steady state output current of the inverter gate designed 
in (1) above, if its output was connected to an identical inverter. 
[2 marks] 
 
 
 

 

 
(3) 
What two conditions are required for a pMOS depletion mode transistor to be 
operating in its saturated mode? 
[3 marks] 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
(4) 
Name two elements that could be added as extrinsic impurities to silicon in order to 
make it p-type
[2 marks] 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
(5) 
Draw the block diagram for a CMOS transistor clearly illustrating all the layers. 
[2 marks] 
 
 
 
 
 

 

(6)  Calculate the voltage swing of a standard nMOS inverter (one enhancement mode 
and one depletion mode transistor) where the pull-up (depletion transistor) has a 
L:W ratio of 8:1, and the pull-down (enhancement mode transistor) has a L:W ratio 
of 1:1.  This is an 8:1 inverter.  You may assume that Vin(low) is < Vt, and Vin(high) is 
VDD.  
[5 marks] 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

 

 (7)  What 2 conditions are required for an npn bipolar transistor to be operating in its 
saturation mode?  Express your answer in terms of VBE, VCB.  It is not acceptable 
to just state “forward” or “reverse” bias.   
[2 marks] 
 
 
 
 
 
 
 
 
(8)  Would  a  bipolar  or  a  MOSFET  transistor  be  more  radiation  immune?  Briefly 
explain your answer. 
[3 marks] 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
(9)  Determine  α  and  β  for  a  BJT  given  an  emitter  current  of  5.602  mA  and  a  base 
current of 50 µA.  
[3 marks]  
 
 
 
 
 


 

(10) 
Determine IB, IC, IE, VCE and VCB for 
the circuit on the right if βDC = 50. 
[7 marks] 
 
 
 


 

 
(11)  Determine VCE and IC in the stiff voltage-divider based circuit 
on the right if βDC = 50. 
[8 marks] 
 
 
 
 








 

(12)  For  the  circuit  on  the  right,  determine  if  the 
VDD = 10 V 
nMOSFET  is  in  saturation  mode  and  find  the 
drain current ID.  The transistor has a threshold 
ID 
3.6 k  
voltage V
6.0 M 
t = 2 V and  = 2 mA/V2. 
[10 marks] 
 
 
 
3.0 M 
820   
ID 

Document Outline