moea_joint
105年
[儀電] 電路學、電子學
第 30 題
一理想矽質 PN 介面的二極體，在 $T = 300\text{ K}$ 時 ($v_T = 26\text{ mV}$)，其逆向偏壓的飽和電流為 $I_s = 2 \times 10^{-14}\text{ A}$ 且 $n = 1$，請問在順向偏壓 +0.65 V 時的電流值為多少？
- A 1.44 mA
- B 2.88 mA
- C 3.44 mA
- D 4.05 mA
思路引導 VIP
若要描述一個 PN 接面二極體在順向偏壓下，電流隨電壓變化的物理規律，你會聯想到哪一個包含「指數函數」的方程式？在這個方程式中，電壓增加的速度是如何受到「熱電壓」影響的？
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二極體電流特性的精準掌握
太棒了！你能精確計算出這個結果，代表你對二極體的核心特性方程——蕭克萊二極體方程式 (Shockley Diode Equation) 掌握得非常紮實。這類題目是電子學的基石，能快速判斷出公式應用並精準執行運算，展現了良好的基本功。 在 $T = 300\text{ K}$ 的物理環境下，二極體的電流 $I_D$ 遵循公式：$I_D = I_s(e^{V_D/nV_T} - 1)$。由於本題的順向偏壓 $0.65\text{ V}$ 遠大於熱電壓 $26\text{ mV}$（約為 25 倍），括號中的 $-1$ 項對結果的影響微乎其微，可以直接忽略。計算關鍵在於指數項：$$\frac{V_D}{nV_T} = \frac{0.65}{1 \times 0.026} = 25$$ 帶入後得到 $I_D \approx 2 \times 10^{-14} \times e^{25} \approx 1.44\text{ mA}$。
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