高考申論題
114年
[電力工程] 電子學
第 一 題
📖 題組：
有一個 pnp 雙載子接面電晶體（Bipolar Junction Transistor, BJT）電路如圖二所示，電晶體Q1的 β = 100。當射極-基極接面（Emitter-Base, EB, Junction）為順向偏壓時，VEB恆等於 0.7 V，電路中V = 5 V，RB1 = 60 kΩ，RB2 = 40 kΩ，RC = 1 kΩ，RE = 3 kΩ。
有一個 pnp 雙載子接面電晶體（Bipolar Junction Transistor, BJT）電路如圖二所示，電晶體Q1的 β = 100。當射極-基極接面（Emitter-Base, EB, Junction）為順向偏壓時，VEB恆等於 0.7 V，電路中V = 5 V，RB1 = 60 kΩ，RB2 = 40 kΩ，RC = 1 kΩ，RE = 3 kΩ。
📝 此題為申論題，共 2 小題
小題 (一)
請計算VC = ？（10 分）
思路引導 VIP
看到 BJT 分壓偏壓電路，首先應將基極端的分壓電路利用戴維寧定理化簡，求出等效電壓與等效電阻。接著假設電晶體操作於順向主動區，透過射極-基極迴路列出 KVL 方程式求解基極電流，進而計算集極電流與集極電壓，最後務必驗證主動區假設是否成立。
小題 (二)
當VEB = 0.7 V（EB 接面順向偏壓）且VCB > 0.4 V時，電晶體Q1會進入飽和模式（Saturation Mode），若要讓Q1保持在主動模式（Active Mode），請問RC 的最大值為何？（10 分）
思路引導 VIP
考生面對此題應先將基極的分壓電路利用戴維寧定理簡化，以利進行直流工作點分析。接著，列出射極-基極迴路的 KVL 方程式算出基極電流與集極電流，並求得此時的基極電壓。最後，將題幹所給的主動模式邊界條件 $V_{CB} \le 0.4\text{ V}$ 轉換為關於 $R_C$ 的不等式，即可解出最大電阻值。
PNP電晶體直流偏壓分析
💡 利用戴維寧定理化簡基極電路，結合迴路方程式求解直流工作點。
🔗 BJT 直流分析 SOP
- 1 戴維寧等效 — 求出 Vbb 與 Rb 簡化基極輸入端
- 2 KVL 求解 — 由輸入迴路（EB 迴路）求出 Ib
- 3 參數換算 — 利用 beta 放大倍率求出 Ic 及 Vc
- 4 主動區驗證 — 檢查 Vec > 0.2V 確認假設成立
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🔄 延伸學習：延伸學習：若驗證失敗，應改用飽和區模型（Vec = 0.2V）重新求解。
