moea_joint
104年
[電機] 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$20 \text{mA}$ 時，$V_z = 12 \text{V}$、$r_z = 10 \Omega$，$V_S$在$20 \text{V}$和$25 \text{V}$之間變動，$I_L$在$0 \text{mA}$和 $30 \text{mA}$ 之間變動，且$I_{z, \text{min}} = 5 \text{mA}$、$I_{z, \text{max}} = 80 \text{mA}$，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
請思考一下，如果我們要保護齊納二極體，不讓它因為電流過大（$I_Z$ 達到上限）而過熱燒毀，那麼在那種情況下，輸入電壓 $V_S$ 是要在最高點還是最低點？而負載電流 $I_L$ 是應該最大還是最小呢？
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太棒了！你能精準選出 (C)，代表你對於齊納二極體（Zener Diode）在穩壓電路中的動態邊界條件掌握得非常紮實。這類題目最容易出錯的地方在於混淆「最大」與「最小」值的發生時機，你能冷靜分析，非常不容易。
齊納穩壓電路的邊界設計
本題的核心在於計算限制電阻 $R$ 的安全區間。當我們要求 $R$ 的最小值時，考量的是齊納二極體不被燒毀的「最嚴苛條件」，也就是當輸入電壓 $V_S$ 最高（$25 \text{V}$）且負載完全不消耗電流（$I_L = 0$）時，所有的電流都會灌入齊納二極體。此時我們必須確保 $I_Z \leq I_{Z, \text{max}} = 80 \text{mA}$。
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