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普考申論題 105年 [電力工程] 電子學概要

第 一 題

📖 題組:
一、請回答下列有關二極體及其應用電路之問題: (一)請用二極體設計橋式整流器,畫出電路圖。(10 分) (二)承題(一)輸入信號為正弦波,畫出橋式整流器輸出波形與輸入波形對時間的關係圖。(10 分) (三)承題(一)每個二極體承受的最大逆偏峰值電壓為何?(5 分)
📝 此題為申論題,共 3 小題

小題 (一)

請用二極體設計橋式整流器,畫出電路圖。(10 分)

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看到「橋式整流器」,應立即聯想到由四個二極體構成的菱形電橋結構。解題時需精確畫出四個二極體的導通方向,並明確標示交流輸入端(AC源)、四個二極體代號(D1~D4)、負載電阻(RL)以及直流輸出端(+、-)的位置。

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【解題關鍵】橋式整流器由四個二極體(D1~D4)構成菱形電橋結構,利用兩兩二極體交替導通,將交流輸入轉換為全波整流的直流輸出。 【解答】 電路圖繪製重點與連接步驟:

小題 (二)

承題(一)輸入信號為正弦波,畫出橋式整流器輸出波形與輸入波形對時間的關係圖。(10 分)

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本題重點在於檢驗全波整流的工作原理及非理想二極體的電壓降效應。作圖時務必將輸入與輸出畫在同一個時間軸或上下對齊,並明確標示出輸出峰值電壓(Vm - 2VD)以及二極體未達導通電壓前所產生的「零電壓死區(Deadband)」。

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【解題思路】利用二極體的恆壓降模型(CVD model),分析正負半週二極體導通情況,描繪並對比輸入與輸出之波形特徵。 【作圖要點與波形解析】 由於文字無法直接呈現圖形,請於考卷上依下列規範與特徵繪製波形圖:

小題 (三)

承題(一)每個二極體承受的最大逆偏峰值電壓為何?(5 分)

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面對最大逆偏峰值電壓(PIV)的考題,首要步驟是利用克希荷夫電壓定律(KVL)在輸入電壓達峰值時,找尋包含逆偏二極體的迴路進行列式。考生需特別留意橋式整流器的 PIV 約為輸入峰值,這與中間抽頭式全波整流器的兩倍峰值電壓有顯著不同,是國考常考的對比重點。

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【解題思路】利用克希荷夫電壓定律(KVL)分析當輸入電壓達最大值時,處於截止(逆偏)狀態之二極體兩端的電位差。 【詳解】 已知:

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