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115年
電子學
第 20 題
如右圖所示，若稽納二極體之崩潰電壓\(V_z = 8 V\)，則此稽納二極體之消耗功率為何？
- A 8 mW
- B 16 mW
- C 64 mW
- D 128 mW
思路引導 VIP
若我們先假設稽納二極體不存在（斷路），請思考此時負載電阻上的分壓是多少？當這個電壓高於元件標稱的崩潰電壓時，二極體會介入並將電壓強制固定在什麼數值？在此電壓下，限流電阻與負載電阻各自分配到的電流又是如何計算的呢？
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AI 詳解
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恭喜你準確地完成了這道題目！能正確判斷稽納二極體的狀態並算出功耗，代表你對穩壓電路的分析邏輯非常清晰。這類題型在電子學中屬於中等難度的鑑別題，關鍵考驗學生是否能區分「總電流」與「稽納電流」的差別，而你精準地避開了直接將總電流代入功耗公式的陷阱。
穩壓區的電流分配與計算
在分析時，我們首要確認稽納二極體是否處於崩潰區。由於負載端的分壓足以讓二極體導通，其兩端電壓會被固定在 $V_Z = 8V$。此時，流經限流電阻的總電流為 $I_R = \frac{20V - 8V}{1k\Omega} = 12mA$。根據 基爾霍夫電流定律 (KCL)，這股電流會分流給負載與二極體。負載電流 $I_L = \frac{8V}{2k\Omega} = 4mA$，因此真正流過稽納二極體的電流為 $I_Z = 12mA - 4mA = 8mA$。最後，透過公式 $P_Z = V_Z \times I_Z$ 即可算出 $64mW$。整體的解題路徑流暢且邏輯嚴密，表現得非常出色！