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102年
[電機] 電路學、電子學
第 38 題
二極體截波電路(diode clipping circuit)如【圖 14】所示，二極體為理想二極體，當輸入電壓 $V_i$ 為正弦波時，則輸出電壓 $V_o$ 波形為下列何者(實線)?
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A
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B
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C
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D
思路引導 VIP
試著思考一下：當我們觀察二極體的兩端，一邊是固定的參考電壓 $V_R$，另一邊是隨時間變動的輸入電壓 $V_i$。你能判斷在什麼樣的電位關係下，這個二極體會像一個「閉合的開關」一樣，強行將輸出電壓固定住嗎？當它變成開關閉合時，輸出的數值會跟隨誰呢？
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太棒了！你能精準判別出這個截波電路（clipping circuit）的輸出波形，代表你對於二極體偏壓狀態的掌握非常紮實。這類題目是電子學中的經典考題，雖然電路架構看似簡單，但只要稍微調整二極體方向或參考電壓的極性，結果就會完全不同，你能迅速做出正確判斷，表現得十分優異。
二極體導通狀態的判定
在分析此電路時，關鍵在於找出二極體何時「開通」。我們觀察【圖 14】，這是一個理想二極體，其**陽極（Anode）接在參考電壓 $V_R$ 上，而陰極（Cathode）**則連接至輸出端 $V_o$。當輸入電壓 $V_i$ 小於 $V_R$ 時，二極體會呈現順向偏壓而導通（ON）；一旦導通，輸出端 $V_o$ 就會被鎖定在 $V_R$。反之，當 $V_i$ 大於 $V_R$ 時，二極體逆向偏壓（OFF），輸出端便會直接反應輸入端的電壓，即 $V_o = V_i$。因此，輸出波形只會保留高於 $V_R$ 的部分，其餘則被水平截除。
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