普考申論題
114年
[電力工程] 電子學概要
第 一 題
📖 題組：
如圖一所示之電路，其中電壓源 V+上有 10V 的直流電壓，及頻率為 60 Hz，峰值為 1 V 的弦波電壓變動，假設二極體在 1 mA 時的跨壓約為 0.7 V，溫度伏特當量 VT=25 mV。試求： (一) 二極體直流電流 ID=？（5 分） (二) 二極體之小信號電阻（small-signal resistance）rd =？（5 分） (三) 繪出圖一之小信號等效電路。（10 分） (四) 計算小信號等效電路中二極體之電壓峰值 vd（peak）=？（5 分）
如圖一所示之電路，其中電壓源 V+上有 10V 的直流電壓，及頻率為 60 Hz，峰值為 1 V 的弦波電壓變動，假設二極體在 1 mA 時的跨壓約為 0.7 V，溫度伏特當量 VT=25 mV。試求： (一) 二極體直流電流 ID=？（5 分） (二) 二極體之小信號電阻（small-signal resistance）rd =？（5 分） (三) 繪出圖一之小信號等效電路。（10 分） (四) 計算小信號等效電路中二極體之電壓峰值 vd（peak）=？（5 分）
📝 此題為申論題，共 4 小題
小題 (一)
二極體直流電流 ID=？（5 分）
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進行直流分析時，將交流電壓變動設為零。採用二極體的固定電壓降模型（假設導通電壓為 0.7 V），透過克希荷夫電壓定律（KVL）列出迴路方程式，即可求得直流偏壓電流。
小題 (二)
二極體之小信號電阻（small-signal resistance）rd =？（5 分）
思路引導 VIP
此題測驗二極體之小信號模型參數計算。解題核心為先從直流偏壓分析求出二極體的直流工作點電流 $I_D$，接著代入小信號電阻定義公式 $r_d = V_T / I_D$ 即可輕鬆得分。
小題 (三)
繪出圖一之小信號等效電路。（10 分）
思路引導 VIP
繪製小信號等效電路的核心原則是「直流電源關閉、交流信號保留」。將原電路中的直流電壓視為短路（設為0），並將二極體替換為其在工作點對應的小信號電阻 rd，即可得出僅含交流成分的線性電路。
小題 (四)
計算小信號等效電路中二極體之電壓峰值 vd（peak）=？（5 分）
思路引導 VIP
本題測驗『小信號等效電路』的電壓計算。考生只需將交流輸入電壓視為信號源，並利用前題求得的二極體小信號電阻（rd）與限流電阻（R）構成的分壓電路，代入分壓定理即可求得答案。
二極體小信號分析
💡 利用「先直流、後交流」原則，將非線性元件在偏壓點線性化分析。
🔗 二極體電路分析標準流程
- 1 直流分析 (DC) — 假設二極體導通壓降，求出直流電流 ID。
- 2 參數提取 — 利用公式 rd = VT / ID 算出小信號動態電阻。
- 3 交流等效 (AC) — 繪製等效電路，DC 源接地，二極體轉為 rd。
- 4 信號求解 — 利用分壓公式或電路定律求出 vd 之峰值或有效值。
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🔄 延伸學習：延伸學習：若輸入訊號過大，則需考慮大信號非線性失真。
