高考申論題
114年
[電子工程] 半導體工程
第 二 題
📝 此題為申論題，共 2 小題
小題 (二)
(二)請說明為什麼蕭特基二極體（Schottky diode）不會展現擴散電容（diffusion capacitance）效應？（10 分）
思路引導 VIP
本題重點在區分 PN 接面二極體與蕭特基二極體的導電機制差異。應先解釋何謂「擴散電容」：它發生於順向偏壓的 PN 接面中，是由於少數載子被注入中性區並儲存所引起的效應。接著，指出蕭特基二極體是由金屬與半導體接觸形成，屬於「多數載子（majority carrier）元件」。在順向偏壓時，電流完全由多數載子跨越位能障所貢獻，幾乎沒有少數載子的注入與儲存效應，因此沒有擴散電容，這也是其切換速度快的原因。
小題 (一)
(一)發光二極體（light-emitting diode, LED）、雷射二極體（laser diode）、光二極體（photodiode）、太陽能電池（solar cell）都是二極體的應用種類之一，它們的電流－電壓特性（current-voltage characteristic）曲線都很類似，如圖一所示。請分別說明這四種元件在正常工作模式下，是位於此電流－電壓特性曲線圖的第幾象限？（20 分）
思路引導 VIP
本題測驗各類光電二極體的正常工作偏壓區域與 I-V 象限關係。思考時要分別檢視四種元件：1. LED: 順向偏壓驅動發光，電流為正、電壓為正。2. Laser diode: 類似LED，需順向偏壓驅動並超過閾值電流。3. Photodiode: 作為光感測器，常施加逆向偏壓以擴大空乏區並增加光載子收集效率，電壓為負、電流為負（逆向漏電流增加）。4. Solar cell: 不需要外加偏壓，吸收光子後輸出電能，電壓為正（開路電壓方向），但電流流出元件對外部作功（光電流，方向與順偏電流相反），因此在第四象限。應逐一列出並說明原因。