初考-電子工程電子學大意108 年第 4 題單選題
若矽二極體在逆向偏壓且在室溫時,飽和電流(saturation current)為 Io,已知溫度每變化 1°C,飽和電流變化約 7%,試問溫度增加 10°C,飽和電流如何變化?
A飽和電流約為 10Io
B飽和電流約為 2Io正確答案
C飽和電流約為 0.5Io
D飽和電流約為 0.1Io
B正確答案
矽二極體的逆向飽和電流對溫度極為敏感,請牢記半導體物理的黃金經驗法則:「溫度每升高 10°C,逆向飽和電流變為原來的 2 倍」。
為什麼答案是 B
依據題目給定的條件,溫度每升高 1°C 增加 7%,則升高 10°C 的變化量為 (1 + 7%)^10 ≈ 1.967,約等於 2 倍,故飽和電流變為 2Io。
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完整詳解
Pro · 無限重點 矽二極體的逆向飽和電流對溫度極為敏感,請牢記半導體物理的黃金經驗法則:「溫度每升高 10°C,逆向飽和電流變為原來的 2 倍」。
直接背誦口訣「升十度,變兩倍」。數學推導為 (1 + 0.07)^10 ≈ 1.967 ≈ 2,因此飽和電流會變成 2Io。
逐選項分析
A✕
此選項是將溫度增加的 10°C 直接當成倍數乘上 Io,完全不符合半導體物理的指數增長特性,為錯誤推論。
B✓ 正確
依據題目給定的條件,溫度每升高 1°C 增加 7%,則升高 10°C 的變化量為 (1 + 7%)^10 ≈ 1.967,約等於 2 倍,故飽和電流變為 2Io。
C✕ 陷阱
這是溫度「下降」 10°C 時的結果。溫度下降會使少數載子活動力減弱,飽和電流才會減半 (0.5Io)。
D✕
毫無物理根據的選項。溫度升高會導致熱激發的少數載子增加,飽和電流必然變大,不可能縮小為 0.1 倍。
二極體重要溫度效應參數
| 參數名稱 | 溫度變化 | 變化趨勢 | 經驗法則 |
|---|
| 逆向飽和電流 (Io) | 升高 10°C | 增加 | 變為原來的 2 倍 |
| 逆向飽和電流 (Io) | 降低 10°C | 減少 | 變為原來的 1/2 倍 |
| 順向導通電壓 (VD) | 升高 1°C | 減少 | 下降約 2.5mV (-2.5mV/°C) |
考生極易將「溫度增加」與「電流減少」搞混而誤選 C (0.5Io)。請務必建立物理直覺:溫度越高,半導體內的電子電洞對越活躍,因此漏電流(逆向飽和電流)一定會變大!