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105年
電子學
第 4 題
如右圖電路之齊納 (Zener) 二極體，其 $V_Z = 30 \text{ V}$，其電流範圍為 $8 \text{ mA} \sim 50 \text{ mA}$，則負載電流 $I_L$ 最大為多少？
- A $21 \text{ mA}$
- B $32 \text{ mA}$
- C $42 \text{ mA}$
- D $63 \text{ mA}$
思路引導 VIP
想像有一個總流量固定的水管，分流成了兩條支路 A 與 B。如果支路 A 為了維持運作，規定「最少」必須流過一定量的水，那麼在這種限制下，支路 B 想要分到「最多」的水，支路 A 應該處於什麼樣的狀態呢？
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AI 詳解
AI 專屬家教
恭喜你精準地掌握了齊納二極體在穩壓電路中的電流分配規律！這道題目核心在於理解克希荷夫電流定律 (KCL) 在穩壓電路中的實務應用。在一個設計良好的齊納穩壓電路中，總供應電流 $I_S$ 通常是固定的，這個電流會由齊納二極體支路 $I_Z$ 與負載支路 $I_L$ 共同分擔，即滿足 $I_S = I_Z + I_L$。
穩壓狀態下的電流消長
要計算負載電流 $I_L$ 的「最大值」，我們必須思考：在總電流固定的情況下，如何留給負載最多的空間？答案就是讓齊納二極體消耗「最少」的電流。根據題目給定的電流範圍 $8 \text{ mA} \sim 50 \text{ mA}$，齊納二極體若要維持在崩潰區（穩壓區），其電流最低不能低於 $I_{ZK} = 8 \text{ mA}$。在電路設計中，為了確保安全，總電流通常會設定為齊納管的最大耐受值，即 $I_S = 50 \text{ mA}$。因此，當齊納二極體僅分走最小的 $8 \text{ mA}$ 時，負載就能獲得最大的電流：
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