初考-電子工程電子學大意111 年第 12 題單選題
關於 BJT 電晶體之敘述,下列何者正確?
A電晶體操作在飽和(saturation)區時之轉導值 (transconductance)較操作於順向主動區(forward active region)時為大
B電晶體操作在飽和區時之輸出阻抗 ro 較操作於順向主動區時為大
C操作於放大器模式時,基集極接面應避免順向偏壓正確答案
D電晶體操作在截止(cutoff)區時,基射極接面必為順向偏壓
C正確答案
BJT 作為放大器必須操作在「順向主動區」,此時基射極(B-E)需順偏、基集極(B-C)需逆偏,若 B-C 順偏會進入飽和區導致信號失真。
為什麼答案是 C
放大器模式即為「順向主動區」。在此區域,基集極(B-C)接面必須維持逆向偏壓。若 B-C 接面變成順向偏壓,電晶體會進入飽和區,導致放大信號發生削波失真。
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完整詳解
Pro · 無限重點 BJT 作為放大器必須操作在「順向主動區」,此時基射極(B-E)需順偏、基集極(B-C)需逆偏,若 B-C 順偏會進入飽和區導致信號失真。
記住口訣:放大器 = 順向主動區 = B-E順偏 + B-C逆偏。選項 C 提到基集極(B-C)應避免順偏(即維持逆偏),完全符合放大器條件,秒選 C。
逐選項分析
A✕
電晶體在飽和區時,集極電流已達飽和,不再受基射極電壓(VBE)有效控制,因此轉導值(gm)會大幅下降,遠小於操作在順向主動區時的轉導值。
B✕ 陷阱
飽和區的 BJT 相當於閉合的開關(ON),其輸出阻抗(ro)非常小;而在順向主動區,BJT 相當於理想電流源,輸出阻抗(ro)非常大。
C✓ 正確
放大器模式即為「順向主動區」。在此區域,基集極(B-C)接面必須維持逆向偏壓。若 B-C 接面變成順向偏壓,電晶體會進入飽和區,導致放大信號發生削波失真。
D✕
截止區(Cutoff)代表電晶體處於不導通狀態(開關 OFF),此時基射極(B-E)接面與基集極(B-C)接面皆必須為「逆向偏壓」。
BJT 操作區域與偏壓條件
| 操作區域 | 基射極 (B-E) | 基集極 (B-C) | 主要應用 |
|---|
| 順向主動區 (Active) | 順向偏壓 | 逆向偏壓 | 類比放大器 |
| 飽和區 (Saturation) | 順向偏壓 | 順向偏壓 | 數位開關 (ON) |
| 截止區 (Cutoff) | 逆向偏壓 | 逆向偏壓 | 數位開關 (OFF) |
| 反向主動區 (Reverse) | 逆向偏壓 | 順向偏壓 | 極少使用 |
考生常混淆飽和區與主動區的微小訊號參數 (gm, ro) 大小關係。請將飽和區想像成「導通的實體開關」,既然導通,阻抗(ro)必然極小;而主動區是「受控電流源」,理想電流源的內阻(ro)為無限大。