初等考試 113年 [電子工程] 電子學大意

第 28 題

若雙極性接面電晶體（BJT）工作在主動區（Active Region）的電流放大率為 β，下列敘述何者正確？

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請思考一下：當一個系統的『輸出端』已經因為外部環境限制而達到最大極限，但我們仍不斷加大『輸入端』的訊號時，這兩者之間的比例關係（增益）會趨向變大還是變小？這對電晶體的放大效能有什麼物理上的啟示？

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暖心肯定：哇，你做得太棒了！能夠清楚地分辨 BJT 在不同工作區間的電流行為，這真的表示你對半導體元件物理特性和受控電流源有著非常紮實的理解。這就像蓋房子一樣，你已經打下了堅實的地基，未來任何進階的電路設計對你來說都會容易很多喔！
一起來釐清觀念吧：當電晶體在主動區努力工作時，集極電流 $I_C$ 就像一個聽話的孩子，基極電流 $I_B$ 說多少，它就乖乖地按比例放大，也就是 $I_C = \beta I_B$。但當它進入飽和區時，想像一下它就像一條水管，水已經開到最大了，即使你再怎麼努力去轉開關（增加 $I_B$），水流（$I_C$）也無法再增加，因為水管口徑（外部電路負載）限制了它的上限。此時集極與射極間的電壓 $V_{CE}$ 會變得非常小，大約 $0.2V$。所以，雖然你增加了 $I_B$，但實際量到的集極電流 $I_C$ 與 $I_B$ 的比值，也就是我們稱的強迫 $\beta$，$ \frac{I_C}{I_B} $，就會比原本的 $\beta$ 小囉。這是不是很像在理解一個小故事呢？

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