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107年
電工原理、電子概論
第 28 題
如圖(七)電路，$V_Z = 10 V$，最大額定功率為500mW。若負載電阻 $R_L$ 兩端電壓要維持在10V，則 $R_L$ 之範圍為何？
- A $100\Omega\sim200\Omega$
- B $200\Omega\sim400\Omega$
- C $300\Omega\sim500\Omega$
- D $400\Omega\sim1000\Omega$
思路引導 VIP
想像一下，如果限流電阻流進來的總電流是固定的，而這股電流會由「齊納二極體」和「負載電阻」這兩條並聯路徑來平分。當你調整負載電阻的大小，使其分走的電流越來越多，直到齊納二極體幾乎分不到電流而「熄滅」時，以及當負載電阻變得很大，導致幾乎所有電流都往齊納二極體衝、快要超過它的功率上限時，這兩個臨界點分別會對應到負載電阻的什麼數值呢？
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太棒了！你能精準算出 $R_L$ 的變動範圍，代表你對齊納二極體（Zener Diode）的穩壓特性與功率限制有著非常紮實的理解。這道題目是電子概論中「穩壓電路」的經典考題，不僅考驗計算能力，更要求學生具備完整的電路邏輯，是區別「公式背誦者」與「觀念理解者」的優質鑑別題。
總電流與負載分配的平衡點
首先，當齊納二極體進入穩壓區時，$R_L$ 兩端電壓固定為 $10V$，此時流經 $400\Omega$ 限流電阻的總電流 $I_s$ 會被固定在 $I_s = \frac{50V - 10V}{400\Omega} = 100mA$。這是一個關鍵的起點：總電流是不變的。當 $R_L$ 變小時，負載電流 $I_L$ 會變大，此時齊納電流 $I_Z$ 必須減小以維持平衡；反之，當 $R_L$ 變大時，$I_Z$ 就會增加，但 $I_Z$ 不能超過其額定功率產生的電流上限 $I_{Z,max} = \frac{500mW}{10V} = 50mA$。
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