高考申論題
106年
[電力工程] 電子學
第 二 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 (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
解決此題的關鍵在於利用子題（一）求得的數據點，繪製電壓轉換特性曲線（VTC）。此電路為雙向限幅器（Clipper），需注意二極體未導通時斜率為 1，導通後電壓變化趨緩（箝位），作圖時務必標示出轉折點與對稱性。
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
考生應先辨識出這是一個由電阻與雙向限幅二極體（限幅器）組成的電路。解題關鍵在於利用給定的參考點（1mA, 0.7V）改寫二極體的電流指數方程式，再透過輸出節點的 KCL 建立 Vin 與 Vout 的代數關係，最後代入數值並利用電路的奇對稱性（正負電壓對稱）加速計算。