國營聯招
100年
[儀電] 電路學、電子學
第 56 題
已知某個電晶體的功率遞減曲線如右【圖31】所示，其金屬殼與散熱片間的熱阻為 $0.5 ^\circ\text{C}/\text{W}$，散熱片與周圍間的熱阻為 $4 ^\circ\text{C}/\text{W}$，若工作於周圍溫度 $T_A = 60 ^\circ\text{C}$ 時，試計算此電晶體的最大許可功率損耗值為何？
- A 80 W
- B 60 W
- C 40 W
- D 20 W
思路引導 VIP
如果我們把熱量的流動想像成電流，而溫度差想像成電壓，你能從【圖31】中觀察出當電晶體完全不再釋放熱量（即功率為零）時，那個零件耐受的「極限溫度」是多少嗎？此外，若想算出熱量從最核心傳到空氣中的總阻礙，圖中那條傾斜的直線，能幫助你補足題目文字中漏掉的哪一段「熱阻」資訊呢？
🤖
AI 詳解
AI 專屬家教
恭喜你準確拿下了這分！這題考查的是電晶體熱管理中非常核心的「功率遞減（Power Derating）」觀念。你能精確從座標圖表中讀取隱含資訊，並將其與多層熱阻模型結合，展現了優異的圖表分析與公式應用能力。
功率遞減與熱阻分析
首先，我們從【圖31】可以觀察到該元件的熱特性：當外殼溫度 $T_C$ 達到 $200 ^\circ\text{C}$ 時，許可損耗降為 0，這代表了該電晶體的最高接面溫度 $T_J(max) = 200 ^\circ\text{C}$。透過圖中 $T_C = 25 ^\circ\text{C}$ 時最大功率為 $70\text{W}$ 的資訊，我們可以求出接面至外殼的熱阻 $\theta_{JC} = \frac{200 - 25}{70} = 2.5 ^\circ\text{C}/\text{W}$。
▼ 還有更多解析內容
電晶體功率與熱阻計算
💡 利用熱路徑與歐姆定律的類比，計算功率元件的散熱限制。
🔗 最大許可功率計算步驟
- 1 判讀圖形 — 找出 Tj(max)=200°C 並算得 θJC=2.5°C/W
- 2 加總熱阻 — Σθ = 2.5 (JC) + 0.5 (CS) + 4 (SA) = 7°C/W
- 3 代入求值 — P = (200 - 60) / 7 = 20W
↓
↓
🔄 延伸學習：若環境溫度上升或散熱片熱阻增加，最大許可功率將下降。
