高考申論題
106年
[電子工程] 半導體工程
第 二 題
二、二極體（Diode）的理想順偏電流對電壓（I-V）特性為下圖中的曲線(a)。若有兩顆二極體分別具有下圖中順偏電流對電壓曲線(b)和(c)，請說明這兩顆二極體分別具有什麼特性？（10 分）
📝 此題為申論題
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看到實際二極體 I-V 曲線與理想曲線的偏差，首先觀察偏差發生的偏壓區段。低壓區（含逆偏）的線性漏電流通常由並聯電阻（Shunt Resistance）主導；大電流區的電流上升趨緩則是由串聯電阻（Series Resistance）產生的歐姆壓降所致。
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【破題】 本題考查實際二極體非理想效應對順向 I-V 曲線之影響，主要包含並聯電阻（漏電流）與串聯電阻效應。實際二極體的電流方程式可表示為： $$I = I_0 \left( e^{\frac{q(V-I R_S)}{nkT}} - 1 \right) + \frac{V - I R_S}{R_P}$$
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二極體非理想特性
💡 分析二極體實際模型中串聯與並聯電阻對 I-V 曲線的影響。
| 比較維度 | 並聯電阻 Rp 效應 (曲線 b) | VS | 串聯電阻 Rs 效應 (曲線 c) |
|---|---|---|---|
| 主導區域 | 低電壓及逆向區 | — | 高順向電壓大電流區 |
| 曲線特徵 | 斜率變大，漏電流增加 | — | 斜率變緩，向右偏離指數 |
| 物理成因 | 表面缺陷、不完美隔離 | — | 體電阻、金屬接觸電阻 |
💬Rp 越小低壓漏電越重；Rs 越大高壓壓降越明顯，兩者皆使元件偏離理想。
