初考-電子工程電子學大意109 年第 17 題單選題
圖示截波電路中,齊納(Zener)二極體 D1 與 D2 於順偏時視為理想而反偏時之崩潰電壓分別為 VZ1=5 V 與 VZ2=7 V,當輸入信號 vi(t)=10sin(ωt) 伏特時,求輸出信號 vo(t) 的峰對峰電壓值為多少伏特?
D正確答案
兩顆齊納二極體串聯反向對接,正半週上限+5V、負半週下限-7V,峰對峰電壓=5-(-7)=12V
為什麼答案是 D
正半週輸出被限幅在+5V(D1崩潰+D2順偏≈0),負半週被限幅在-7V(D2崩潰+D1順偏≈0),峰對峰=5-(-7)=12V
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完整詳解
Pro · 無限重點 兩顆齊納二極體串聯反向對接,正半週上限+5V、負半週下限-7V,峰對峰電壓=5-(-7)=12V
正半週:D2正偏(0V)+D1崩潰(5V)→限幅+5V;負半週:D1正偏(0V)+D2崩潰(7V)→限幅-7V;峰對峰=5+7=12V
逐選項分析
B✕ 陷阱
5V只取了VZ1單一崩潰電壓,忽略正負半週兩顆二極體交替作用的組合效果
C✕ 陷阱
7V只取了VZ2單一崩潰電壓,同樣忽略負半週D2崩潰對下限的貢獻
D✓ 正確
正半週輸出被限幅在+5V(D1崩潰+D2順偏≈0),負半週被限幅在-7V(D2崩潰+D1順偏≈0),峰對峰=5-(-7)=12V
雙齊納串聯截波電路各半週分析
| 半週 | 電流方向 | D1狀態 | D2狀態 | 輸出限幅值 |
|---|
| 正半週 (vi>0) | 由上往下流過D1、D2 | 反偏崩潰 VZ1=5V(⚠本題D1在上,崩潰電壓5V) | 順偏 ≈0V | +5V |
| 負半週 (vi<0) | 由下往上流過D2、D1 | 順偏 ≈0V | 反偏崩潰 VZ2=7V | -7V |
| 峰對峰 | — | — | — | 5+7=12V |
本題最大陷阱:圖中D1在上(VZ1=5V)、D2在下(VZ2=7V),考生容易將「哪顆二極體在正/負半週崩潰」搞反,導致選B(5V)或C(7V)。務必依圖中二極體方向(三角形箭頭方向)判斷順/逆偏,再對應各自的崩潰電壓,最後兩限幅值相加才是峰對峰電壓。