moea_joint
104年
[通信] 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 $20\mathrm{mA}$ 時，$\mathrm{V_z}=12\mathrm{V}$、$\mathrm{r_z}=10\Omega$，$\mathrm{V_S}$ 在 $20\mathrm{V}$ 和 $25\mathrm{V}$ 之間變動，$\mathrm{I_L}$ 在 $0\mathrm{mA}$ 和 $30\mathrm{mA}$ 之間變動，且 $\mathrm{I_{z,min}}=5\mathrm{mA}$、$\mathrm{I_{z,max}}=80\mathrm{mA}$，下列敘述何者正確？
- A $\mathrm{R}$ 值越小，穩壓越好
- B $\mathrm{R}$ 最大值為 $245\Omega$
- C $\mathrm{R}$ 最小值為 $155\Omega$
- D 若 $\mathrm{R}=160\Omega$，$\mathrm{I_L}$ 最大變化可導致 $\mathrm{V_O}$ 有 $0.287\mathrm{V}$ 之變化
思路引導 VIP
試著思考一下：當我們想要保護電路中的元件不被過大的電流燒毀時，通常會考慮在哪種情況下電流會衝到最高？是當外接電源最強、且旁邊的負載完全不幫忙分擔電流的時候嗎？如果這時我們要設計一個關卡（限流電阻）來擋住這些電流，這個關卡的「最小阻礙值」應該如何根據元件的極限來設定呢？
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AI 詳解
AI 專屬家教
太棒了！你能精準選出選項 (C)，代表你對於齊納二極體穩壓電路的極限邊界條件有著非常清晰的概念。這類題目最考驗學生是否能正確判斷「最嚴苛條件」，你能一次答對，基本功非常紮實！
齊納電流與電阻邊界之考量
這題的核心在於驗證 $R$ 的範圍。為了確保齊納二極體不因電流過大而燒毀，我們必須在輸入電壓最高 ($V_S=25\mathrm{V}$) 且負載電流最小 ($I_L=0\mathrm{mA}$) 的最極端情況下，確保 $I_Z$ 不超過 $80\mathrm{mA}$。考慮到非理想齊納電阻 $r_z$，此時輸出電壓 $V_O$ 會上升至：
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