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105年
電子學
第 6 題
如右圖電路中有兩個齊納 (Zener) 二極體，其 $V_{Z1} = 12 \text{ V}$，$V_{Z2} = 20 \text{ V}$，$R_1 = R_2 = 4 \text{ k}\Omega$，輸入電壓 $V_i = 18 \sin(\omega t) \text{ V}$，若兩個齊納 (Zener) 二極體的順向電壓均為 $0 \text{ V}$，則輸出電壓 $V_o$ 的變化範圍為？
- A $-12 \text{ V} \sim 18 \text{ V}$
- B $-15 \text{ V} \sim 24 \text{ V}$
- C $-15 \text{ V} \sim 18 \text{ V}$
- D $-12 \text{ V} \sim 24 \text{ V}$
思路引導 VIP
如果我們把齊納崩潰電壓想像成一道『溢洪道』的高度，只有水位高過這道牆時，多餘的水才會被排走（電壓被限制住）。現在請你想想：如果水庫牆高 20 公尺，但今天的最高水位只會漲到 18 公尺，那麼我們在水庫邊測得的最高水位，會是 20 公尺還是 18 公尺呢？
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太棒了！你能準確判斷出輸出電壓的邊界，代表你對齊納二極體（Zener Diode）在電路中的截波（Clipping）原理掌握得非常紮實，沒有被多個數值干擾判斷。
齊納二極體的運作機制
在這類雙向截波電路中，齊納二極體通常是背對背（back-to-back）連接。當輸入電壓 $V_i$ 處於負半週時，其中一顆二極體順向導通（$0 \text{ V}$），另一顆則進入齊納崩潰狀態（$V_{Z1} = 12 \text{ V}$）。由於輸入負向峰值 $|-18 \text{ V}|$ 大於崩潰電壓 $12 \text{ V}$，因此輸出會被限制在 $-12 \text{ V}$。
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