初考-電子工程電子學大意105 年第 10 題單選題
如圖所示電路,稽納二極體(Zener Diode)的 $V_{Z} = 6 \, V$ ,崩潰的最小工作電流 $I_{ZK} = 2 \, mA$ ,欲稽納二極體在崩潰區工作,有關電阻 $R_{L}$ 的敘述,下列何項正確?
A最大值為 $1 \, k\Omega$
B最小值為 $1 \, k\Omega$正確答案
C最大值為 $750 \Omega$
D最小值為 $750 \Omega$
B正確答案
稽納二極體穩壓時,負載電阻 RL 並聯分壓。算出總電流 8mA,扣除最小稽納電流 2mA,得最大負載電流 6mA,進而求出 RL 最小值為 1kΩ。
為什麼答案是 B
正確。串聯電阻分壓 4V,總電流 8mA。為維持 IZ ≥ 2mA,IL 最大只能 6mA。由歐姆定律 RL = 6V / 6mA = 1kΩ,此為維持穩壓的最小值。
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完整詳解
Pro · 無限重點 稽納二極體穩壓時,負載電阻 RL 並聯分壓。算出總電流 8mA,扣除最小稽納電流 2mA,得最大負載電流 6mA,進而求出 RL 最小值為 1kΩ。
總電流 I = (10-6)/500 = 8mA。IL(max) = 8 - 2 = 6mA。RL(min) = 6V / 6mA = 1kΩ。選 B。
逐選項分析
A✕
錯誤。若 RL 小於 1kΩ,負載電流 IL 會大於 6mA,導致流過稽納二極體的電流 IZ 小於 2mA,使其脫離崩潰區而無法穩壓。
B✓ 正確
正確。串聯電阻分壓 4V,總電流 8mA。為維持 IZ ≥ 2mA,IL 最大只能 6mA。由歐姆定律 RL = 6V / 6mA = 1kΩ,此為維持穩壓的最小值。
C✕
錯誤。數值與邏輯皆誤。750Ω 是誤用總電流 8mA 直接計算 (6V/8mA) 的結果,完全忽略了稽納二極體需要最小工作電流的條件。
D✕ 陷阱
錯誤。數值錯誤,且邏輯相反。750Ω 是誤用總電流算出的錯誤數值,且題目問的是維持穩壓的邊界條件,應為最小值而非最大值。
稽納穩壓電路關鍵計算
| 參數 | 公式/計算 | 本題數值 | 物理意義 |
|---|
| 串聯電阻電壓 | VS - VZ | 10 - 6 = 4V | 決定總電流 |
| 總電流 | (VS - VZ) / RS | 4V / 500Ω = 8mA | 電源提供的總電流 |
| 最大負載電流 | Itotal - IZK | 8 - 2 = 6mA | 維持穩壓的極限 |
| 最小負載電阻 | VZ / IL(max) | 6V / 6mA = 1kΩ | 本題答案 |
考生常誤以為求「最小電流」對應「最小電阻」,實際上歐姆定律中電流與電阻成反比。最大負載電流對應的是最小負載電阻,此處邏輯轉換是初等考最愛設的陷阱。