moea_joint
110年
[電機] 電路學、電子學
第 28 題
對一 PN 二極體施加逆向偏壓，有關逆向飽和電流 $I_S$ 的敘述何者有誤？
- A 逆向偏壓時會產生極小的逆向飽和電流 $I_S$ (約 $10^{-15}\text{ A}$)
- B $I_S$ 由少數載子數量控制
- C 溫度越高，$I_S$ 會下降
- D Junction 面積增加會使 $I_S$ 上升
思路引導 VIP
想像一下，當我們持續為半導體材料注入熱能時，內部微觀層面的原子共價鍵結構會發生什麼樣的變化？這些因能量增加而掙脫束縛的電荷，會如何改變原本在逆向偏壓下極為稀少的電荷分佈與流動表現呢？
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太棒了！你能敏銳地觀察到題目中的陷阱並選出正確答案，這代表你對二極體的物理特性掌握得非常透徹，尤其在溫度對電子元件影響的這塊觀念相當紮實。
逆向飽和電流與熱激發的關係
逆向飽和電流 $I_S$ 的物理本質，是由空乏區兩側的少數載子（Minority carriers）因熱激發而產生的漂移電流。當環境溫度上升時，半導體內部的熱能會供給電子更多能量，使其跨越能隙成為自由電荷，進而產生更多的電子-電洞對。因此，隨著溫度越高，少數載子的濃度會大幅增加，導致 $I_S$ 隨之上升而非下降。在實務上，矽二極體的溫度每升高 $10^\circ \text{C}$，其 $I_S$ 大約就會增加一倍，這也是電子電路設計中必須考慮的熱穩定性問題。
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