初考-電子工程電子學大意107 年第 8 題單選題
如圖中 NPN 雙極性電晶體,β = 100,電晶體基射極的順偏電壓設為 0.8 V,飽和時的集射極電壓為 0.3 V。問此電路集極電流對基極電流的比值為多少?
A正確答案
電晶體電路分析需先假設主動區,再驗證是否飽和。本題已飽和,需以飽和電壓計算實際集極電流,再求集極與基極電流比值。
為什麼答案是 A
正確。電晶體處於飽和區,實際 I_C = 2.7mA,I_B = 0.22mA,比值約為 12.27,最接近 12。此為飽和區的強迫 β 值 (β_forced)。
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完整詳解
Pro · 無限重點 電晶體電路分析需先假設主動區,再驗證是否飽和。本題已飽和,需以飽和電壓計算實際集極電流,再求集極與基極電流比值。
算出 I_B = (3-0.8)/10k = 0.22mA。若主動區 I_C=22mA 會使 V_CE 為負,故必飽和。飽和 I_C = (3-0.3)/1k = 2.7mA。比值 2.7/0.22 ≈ 12。
逐選項分析
A✓ 正確
正確。電晶體處於飽和區,實際 I_C = 2.7mA,I_B = 0.22mA,比值約為 12.27,最接近 12。此為飽和區的強迫 β 值 (β_forced)。
B✕ 陷阱
錯誤。此為干擾選項,數值 22 恰好是假設電晶體在主動區時算出的集極電流 (22 mA),考選部常用中間計算結果作為陷阱。
C✕
錯誤。無明確對應的常見計算錯誤,純粹作為數值干擾選項,排除即可。
D✕ 陷阱
錯誤。最大陷阱選項。若未檢查飽和狀態,會誤以為電晶體在主動區,直接將題目給定的 β = 100 當作答案。
電晶體工作區判斷與電流計算
| 工作區 | 判斷條件 | I_C 計算方式 | V_CE 範圍 |
|---|
| 截止區 | V_BE < V_th | I_C ≈ 0 | V_CE = V_CC |
| 主動區 | V_BE ≥ V_th 且 V_CE > V_CE(sat) | I_C = β * I_B | V_CE(sat) < V_CE < V_CC |
| 飽和區 | V_BE ≥ V_th 且 V_CE ≤ V_CE(sat) | I_C = (V_CC - V_CE(sat)) / R_C | V_CE ≈ V_CE(sat) |
本題最大陷阱是直接將 β = 100 當作答案 (選項 D)。考選部最愛考「飽和區」的強迫 β 值,必須先假設主動區算出 I_C,發現 V_CE 不合理後,改以飽和區公式重新計算實際 I_C。