鐵路人員考試高員三級-電子工程電子學大意111 年第 4 題單選題
二極體的電流可以指數模型 ID=Is⋅exp(VD/VT) 來表示,其中 Is 為飽和電流,在室溫之下 VT=0.025 V。若電壓 VD=0.7 V 時電流 ID=1 mA,試求二極體的小信號增量電阻(incremental resistance)。
A25 Ω正確答案
B50 Ω
C250 Ω
D700 Ω
A正確答案
二極體小信號電阻 rd = VT / ID,直接代入室溫熱電壓與直流偏壓電流即可秒解,無需計算 IS。
為什麼答案是 A
正確答案。小信號增量電阻定義為 rd = dVD/dID = VT/ID。代入 VT=0.025V、ID=1mA,得 rd=25Ω。這是電子學最基礎且高頻的考點,必須熟記推導結果。
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完整詳解
Pro · 無限重點 二極體小信號電阻 rd = VT / ID,直接代入室溫熱電壓與直流偏壓電流即可秒解,無需計算 IS。
記住公式 rd ≈ VT / ID。室溫 VT=25mV,ID=1mA,rd = 25mV / 1mA = 25Ω。題目給 VD=0.7V 僅為確認工作點,計算時不需要用到。
逐選項分析
A✓ 正確
正確答案。小信號增量電阻定義為 rd = dVD/dID = VT/ID。代入 VT=0.025V、ID=1mA,得 rd=25Ω。這是電子學最基礎且高頻的考點,必須熟記推導結果。
B✕ 陷阱
常見錯誤。考生可能誤將 VT 記成 0.05V(對應約 600K 高溫)或計算時數量級搞錯。若誤用 VD/ID = 0.7/1m = 700Ω 則是選項 D 的陷阱;本選項可能是單純計算失誤。
C✕ 陷阱
干擾選項。若考生誤以為 rd = VD / ID 但算錯數量級,或混淆了大信號靜態電阻與小信號動態電阻的概念,容易選到此類數值。實際上靜態電阻應為 700Ω。
D✕ 陷阱
經典陷阱!這是「大信號靜態電阻」RDC = VD / ID = 0.7V / 1mA = 700Ω。題目問的是「小信號增量電阻」(動態電阻),兩者物理意義完全不同,考選部最愛在此出題鑑別。
二極體電阻比較
| 電阻類型 | 符號 | 計算公式 | 物理意義 |
|---|
| 靜態電阻 (DC) | R_DC | V_D / I_D | 特定工作點下的平均電阻 |
| 動態電阻 (AC) | r_d | V_T / I_D | 工作點附近微小變化的斜率倒數 |
| 熱電壓 (室溫) | V_T | ≈ 25 mV | kT/q,溫度相關常數 |
題目刻意同時給出 VD=0.7V 與 ID=1mA,誘使考生直覺使用歐姆定律 R=V/I 算出 700Ω (選項D)。務必看清關鍵字「小信號增量電阻」,這代表要對指數模型微分求斜率,而非直接相除。