電力工程 101 年電子學概要考古題

圖（一）所示為一電晶體電路，若電晶體工作於主動區（active region），則基極至 射極導通電壓，VBE(on) = 0.7V，若電晶體工作於飽和區（saturation region），則 VCE(sat) = 0.2V，試求IB及IC電流，已知電晶體之β值為100。（20 分） +10V RC = 4kΩ RB = 220kΩ +8V VBE VCE + + _ _ IC IB 圖（一）

一個pn接面其摻雜濃度為NA = ND = 1016/cm3，接面的截面積為100 μm2，假設本質 濃度ni = 1010/cm3。 計算接面的內建電壓（built-in voltage）。（5 分） 當未加外加電壓時，求空乏區寬度（Wdep），以及它伸展入p區及n區的寬度。（5 分） 求儲存在接面任一邊的電荷大小。（5 分） 計算接面電容Cj。（5 分） （註：矽材料之介電係數為11.7ε0 = 1.04 × 10-12 F/cm，VT = kT/q = 0.025V）

圖一使用理想之運算放大器，請推導輸出vo與輸入va、vb、v1、v2、v3間的關係。 （20 分） 120 kΩ 24 kΩ va vo 10 kΩ 60 kΩ vb 12 kΩ v1 20 kΩ v2 30 kΩ v3 圖一

圖（二）所示為一截波器（clipper）電路，若二極體D1、D2均為理想二極體，輸入 VI是峰值為6V之正弦波，試求出VO之波形。（20 分） +_ Vo V2=4V V1=2V 1 R2= 10kΩ VI = 6sinωt i1 + + _ _ D1 D2 + _ R =10kΩ 圖（二） 101年特種考試地方政府公務人員考試試題 代號： 類 科： 電力工程、電子工程、電信工程 全一張 （背面） 43460 43560 43660 1 2

考慮圖1 之FET放大器，若Vt (on) = 2V，′n k (W/L) = 1 mA/V2，VGS = 4V，VDD = 10V，且 RD = 3.6 kΩ。 求直流偏壓ID與VD。（5 分） 計算在偏壓點之互導gm值。（5 分） 計算電壓增益值vd/vgs。（5 分） 若FET之λ= 0.01V-1，求偏壓點之ro並計算電壓增益。（5 分） VDD RD iD vD vgs vGS VGS - + + - 圖1 101年公務人員普通考試試題 代號： 類 科： 電力工程、電子工程、電信工程 全一張 （背面） 43960 44060 44160

圖二之放大器中Vt＝1.5V、kn′(W/L)＝0.25mA/V2、VA＝50V，請求出： 電壓增益（10 分） 輸入阻抗（10 分） 圖二 +15V RD＝10 kΩ ∞ vo RG＝10 MΩ RL＝10 kΩ vi- + ∞ Rin 101年公務人員特種考試警察人員考試、 101年公務人員特種考試一般警察人員考試及 101年特種考試交通事業鐵路人員考試試題 代號： 類 科： 電力工程、電子工程 全一張 （背面） 81050 81150

將圖2 電路的vO表示成v1與v2的函數。（5 分） 由v1看到的輸入電阻為何？（5 分） 由v2看到的輸入電阻為何？（5 分） 由連接在兩個輸入端之間的信號源看到的輸入電阻為何？（5 分） + - - + vO v1 v2 R R R R 圖2

圖三為B 類放大器： 請說明其操作原理，並繪製輸出與輸入訊號間之轉換特性曲線（Transfer Characteristic）以解釋交越失真（Crossover Distortion）；（15 分） 請說明如何修改此電路（可加入其他電路元件），以解決交越失真的問題。（5 分） +VCC QN vI vo iL RL QP 圖三 -VCC

V R R R R = ， 三、圖（三）所示為一運算放大器電路，若輸入電壓為VI1及VI2，輸出電壓為Vo，試求 o值與VI1及VI2之關係方程式，若 試求Vo值。（20 分） R2 R1 R3 R4 Vo VI1 VI2 圖（三） 四、圖（四）所示為一回授放大器電路，電晶體參數為hFE = 100，VBE(on) = 0.7V， 厄粒電壓（Early voltage）VA = ∞，偏壓電流及偏壓電壓各為ICQ = 0.492mA及 VCEQ = 5.08V，試求出小訊號等效電路及電壓增益 i V o V 值。（20 分） + - VCC=10V RC=10kΩ R1=51kΩ RS=10kΩ RF=82kΩ CC1→∞ CC2→∞ R2=5.5kΩ RE=0.5kΩ CE→∞ Vo Vi 圖（四）

邏輯反相器的電壓轉移特性用三條直線來近似，如圖3 所示。若VIL = 1.5V，VIH = 2.5V，VOL = 0.5V，且VOH = 4V，求： 雜訊邊限NMH與NML。（7 分） vO = vI 時的vI值。（7 分） 轉態區的電壓增益。（6 分） vO VOH NMH NML VOL 0 VOL VIL VIH VOH vI 圖3

圖四使用理想之運算放大器，請求出其轉換函數（Transfer Function）。（15 分） 此電路屬於那種濾波器？請以波德圖（Bode Plot）解釋之。（5 分） R2 C R1 - + + Vo + Vi - - 圖四

試繪CMOS 反相器電路圖並說明其功能（5 分） 試說明C 級放大器特性（5 分） 試說明NAND Gates 特性（5 分） 試說明R-S 正反器特性（5 分）

一功率電晶體之TJmax = 180℃，於外殼溫度50℃時可散逸50W。 若使用絕緣套環將之接到散熱器，其熱阻為0.6℃/W，散熱器溫度須為多少才能 保證在30W 安全操作？（7 分） 若環境溫度為39℃，所需的散熱器熱阻為多少？（7 分） 若一特別的鋁散熱器在停滯的空氣下每cm 長的熱阻為4.5℃/W，需要的散熱器 長度為何？（6 分）

如圖五之邏輯電路，請寫出輸出Y 與輸入A、B、C、D 間的關係式。（20 分） VDD A QPA B QPB C D QPD QPC Y A QNA QNC C QNB B D QND 圖五