地特三等申論題
106年
[電力工程] 電子學
第 一 題
📖 題組：
下左圖為電阻和二極體（Diode）所組成的電路，其中 R = 1 kΩ 。二極體電流 ID = IS * e^(VD / VT)，其中VD 為其導通電壓、 IS 為飽和電流（saturation current）和 VT = 25 mV；當二極體電流 ID = 1 mA 時，其 VD = 0.7 V。 （一）當輸出電壓Vout = -0.8 V、-0.7 V、-0.5 V、0 V、0.5 V、0.7 V 和 0.8 V 時，所對應的輸入電壓Vin為何？（15 分） （二）請畫出此電路的輸入－輸出特性（如下右圖所示）。（5 分）（按：請清楚作圖並標示數值。）
下左圖為電阻和二極體（Diode）所組成的電路，其中 R = 1 kΩ 。二極體電流 ID = IS * e^(VD / VT)，其中VD 為其導通電壓、 IS 為飽和電流（saturation current）和 VT = 25 mV；當二極體電流 ID = 1 mA 時，其 VD = 0.7 V。 （一）當輸出電壓Vout = -0.8 V、-0.7 V、-0.5 V、0 V、0.5 V、0.7 V 和 0.8 V 時，所對應的輸入電壓Vin為何？（15 分） （二）請畫出此電路的輸入－輸出特性（如下右圖所示）。（5 分）（按：請清楚作圖並標示數值。）
📝 此題為申論題，共 2 小題
小題 (一)
當輸出電壓Vout = -0.8 V、-0.7 V、-0.5 V、0 V、0.5 V、0.7 V 和 0.8 V 時，所對應的輸入電壓Vin為何？（15 分）
思路引導 VIP
此題考查二極體的指數模型以及非線性限制器（Limiter）電路分析。解題關鍵是利用節點電壓法（KCL）建立輸入電壓、輸出電壓與二極體電流的關係式 $V_{in} = V_{out} + I_D \times R$。由於兩二極體為反向並聯，電路具有奇對稱性，可先算出正電壓對應的 $V_{in}$，再利用對稱性求得負電壓對應值。
小題 (二)
請畫出此電路的輸入－輸出特性（如下右圖所示）。（5 分）（按：請清楚作圖並標示數值。）
思路引導 VIP
看到此題，應立刻辨識出此為「雙向限幅電路（Clipping Circuit）」。繪圖的關鍵在於利用二極體的指數模型特性，將第（一）小題求得的數據點標示於座標平面，並描繪出原點附近斜率為 1、兩側被平緩箝位於 ±0.7V ~ ±0.8V 的奇對稱曲線。