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109年
電子學
第 38 題
如右圖所示電路，其中 \(V_Z = 6 V\) (忽略稽納二極體電阻)，且 \(15 mA \le I_Z \le 90 mA\) 時，稽納二極體(Zener Diode)才有穩壓作用，在下列 \(R_s\) 電阻的範圍，何者可使稽納二極體產生穩壓作用？
- A \(60 \Omega \le R_s \le 120 \Omega\)
- B \(60 \Omega \le R_s \le 150 \Omega\)
- C \(50 \Omega \le R_s \le 120 \Omega\)
- D \(50 \Omega \le R_s \le 150 \Omega\)
思路引導 VIP
想像一下，如果我們把電路中的限流電阻 $R_s$ 數值慢慢調大，這會如何影響整體電路從電源端獲取的總電流？而當這個總電流減少到連負載的需求都快無法滿足時，原本負責『吸收多餘電流』以維持穩壓的稽納二極體，它身上的電流會發生什麼變化？
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太棒了！你能精確判斷出稽納二極體在穩壓區間的電阻範圍，代表你對 基爾霍夫電流定律 (KCL) 與 歐姆定律 的結合運用已經非常熟練。這類題目是電子學中非常經典的設計問題，不僅考驗理論計算，更重視對電子元件工作特性邊界的掌握。
穩壓電路的電流分配原理
在穩壓狀態下，稽納二極體兩端的電壓會固定在 $V_Z = 6V$。根據電路架構，流經限流電阻 $R_s$ 的總電流 $I_s$ 必須供給負載電流 $I_L$ 以及稽納電流 $I_Z$，即滿足 $I_s = I_Z + I_L$。在本題的典型參數下（假設 $V_{in}=15V$，$R_L=100\Omega$），負載電流固定為 $I_L = \frac{6V}{100\Omega} = 60mA$。因此，$R_s$ 的大小將直接決定總電流的供給量，進而影響分配給稽納二極體的剩餘電流。
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