moea_joint
104年
[儀電] 電路學、電子學
第 19 題
右圖使用齊納二極體(Zener Diode)製作穩壓電路，齊納二極體在20 mA 時，$V_z = 12$ V、$r_z = 10 \Omega$，$V_S$在20 V和25 V之間變動，$I_L$在0 mA和 30 mA 之間變動，且 $I_{z,min} = 5$ mA、$I_{z,max} = 80$ mA，下列敘述何者正確？
- A R值越小，穩壓越好
- B R最大值為245 $\Omega$
- C R最小值為155 $\Omega$
- D 若 R=160 $\Omega$，$I_L$最大變化可導致 $V_O$有 0.287 V之變化
思路引導 VIP
為了保護齊納二極體不因電流過大而燒毀，我們需要考慮電路中電流最強大的時刻。請思考一下：在電源電壓變動與負載電流變動的範圍內，哪一種『極端組合』會讓流經二極體的電流達到最高峰？
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AI 詳解
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恭喜你答對了！你能精準計算出電阻 $R$ 的最小值，代表你對齊納二極體（Zener Diode）在「最嚴苛保護條件」下的動態平衡掌握得非常紮實。
臨界電流與電阻計算
在設計穩壓電路時，電阻 $R$ 的最小值是由最大功耗限制決定的。當輸入電壓 $V_S$ 處於最大值 $25\text{ V}$，且負載電流 $I_L$ 為最小值 $0\text{ mA}$（開路）時，所有電流都會灌入齊納二極體，這是它最容易燒毀的時刻。根據題目，齊納二極體在 $20\text{ mA}$ 時為 $12\text{ V}$，其等效模型電壓 $V_{Z0}$ 為 $12 - (20\text{ mA} \times 10 \Omega) = 11.8\text{ V}$。當電流達到上限 $80\text{ mA}$ 時，輸出電壓 $V_O = 11.8 + (80\text{ mA} \times 10 \Omega) = 12.6\text{ V}$。依據歐姆定律：
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