電子學I+課本習題解答

1. 第 2 章 二極體 19
第 2 章 二極體
二 隨堂練習
2-1 本質半導體
（ C ） 1. 純矽在絕對零度（0K）時，沒有禁帶，其性能如同 (A)導體 (B)
半導體 (C)絕緣體 (D)以上皆非。
2-2 P 型及 N 型半導體
（ A ） 2. 經雜質摻雜後的鍺晶片，每 108
個鍺原子就有 1 個銻原子，則室溫
下，此晶片每立方厘米中含有的自由電子數目為多少？
(A)4.4×1014
(B)3.0×1010
(C)1.0×108
(D)2.25×1012
個。
解：電子數目＝
22
8
4.4 10
10
×
＝4.4×1014
個
（ A ） 3. 在本質半導體中，摻入下列何項雜質元素，即可成為 N 型半導體？
(A)磷 (B)硼 (C)鋁 (D)銦。
2-3 P-N 接面二極體
（ A ） 4. 二極體的空乏區，隨著逆偏電壓的增加而產生何種變化？ (A)增加
(B)減少 (C)不變 (D)先減後增。
2-4 二極體之特性曲線
（ B ） 5. 假設一鍺二極體，在常溫 25℃時的順向電壓降為 0.3V，試計算溫度
升高至 65℃時之順向電壓值為 (A)0.28 (B)0.26 (C)0.24
(D)0.22 V。
解：VD(65℃)＝VD(25℃)＋(－1mV/℃)×(65℃－25℃)
＝0.3V－40mV＝0.3V－0.04V＝0.26V
（ A ） 6. 有一 PN 二極體的逆向飽和電流於 300K 時為 1μA，於 350K 時 IS 應
為 (A)32 (B)50 (C)64 (D)100 μA。

2. 20 第 2 章 二極體
解：IS(350K)＝IS(300K)×
ΔT
10
2 ＝1μA×
350 300
10
2
－
＝1μA×25
＝32μA
（ C ） 7. 某一二極體在操作點處的電壓和電流分別為 VQ＝1V，IQ＝9.5mA，
試求其直流電阻為多少歐姆？ (A)92.5 (B)97.4 (C)105.3
(D)110.6 Ω。
解：Rdc＝ Q
Q
V
I
＝
1V
9.5mA
≒105.3Ω
（ D ） 8. 有一二極體，其電流是 2mA，試求室溫時之交流電阻為多少歐姆？
(A)104 (B)52 (C)26 (D)13 Ω。
解：rd＝
26mV
2mA
＝13Ω
2-5 二極體之偏壓
（ B ） 9. 在 PN 二極體中，較容易產生電子流的方向是 (A)由 P 型至 N 型區
(B)由 N 型至 P 型區 (C)兩方向都很容易 (D)兩方向都很難。
2-6 二極體之等效電路模型
（ B ） 10. 圖 2-23 中，若將二極體 D 反接，則在
電阻 R2 上的電壓和電流分別為
(A)0V，0mA (B)6V，3mA
(C)6V，5mA (D)15V，5mA。
解：∵ 二極體因逆向而截流，形同開路
∴ VR2＝15V×
2kΩ
2kΩ 3kΩ＋
＝6V
IR2＝
15V
3kΩ 2kΩ＋
＝3mA
（ C ） 11. 如圖 2-27 所示之矽二極體之電路，應
用定值電壓模型來分析，試求負載電
阻 RL 兩端之輸出電壓 Vo 為多少 V？
(A)4.30 (B)3.75 (C)2.15 (D)1.45
圖 2-23
圖 2-27

3. 第 2 章 二極體 21
V。
解：Vo＝(5V－0.7V)×
100Ω
100Ω 100Ω＋
＝4.3V×
1
2
＝2.15V
（ D ） 12. 應用簡化二極體，片斷線性模型法（假
設 Vo＝0.7V，rac＝20Ω），求圖 2-25（即
範例 11 電路）之 I 與 V 值分別為多少？
(A)1.25mA，0.85V (B)1.25mA，0.74V
(C)2.13mA，0.85V (D)2.13mA，0.74V。
解：如圖所示：
I＝
5V 0.7V
2kΩ 20Ω
－
＋
＝2.13mA
V＝Vo＋I．rac
＝0.7V＋2.13mA×20Ω
≒0.74V
2-7 稽納二極體
（ C ） 13. 若 8V 稽納二極體具有 0.085％/℃的正溫度係數，則 100℃時的稽納
電壓為 (A)7.54 (B)8.01 (C)8.51 (D)8.74 V。
解：ΔVZ＝ C ZT V
100
(T1－T0)＝
0.085 8
100
×
×(100－25)＝0.51V
100℃時的稽納電壓為：VZ＋ΔVZ＝8＋0.51＝8.51V
（ A ） 14. 如圖 2-37 所示之電路，通過 RS 之電
流為若干？ (A)20 (B)15 (C)10
(D)5 mA。
解：VRL＝10V×
1kΩ
100Ω 1kΩ＋
＝9.09V
∵ VRL＞VZ ∴ 稽納二極體崩潰
圖 2-25
圖 2-37

4. 22 第 2 章 二極體
IRS＝ Z
S
V V
R
－
＝
10V 8V
100Ω
－
＝0.02A＝20mA
2-8 發光二極體
（ C ） 15. 發光二極體（LED）的發光度與 (A)逆向偏壓成正比 (B)逆向偏壓
成反比 (C)順向電流成正比 (D)順向電流成反比。
三 自我評量
一、選擇題
（ D ） 1. 對一處於絕對零度（0K）之本質半導體，在此本質半導體之兩端加
一電壓；若此本質半導體並未發生崩潰，則在本質半導體內 (A)
有電子流，也有電洞流 (B)有電子流，但沒有電洞流 (C)沒有電
子流，但有電洞流 (D)沒有電子流，也沒有電洞流。
解：在 0K 之本質半導體如同絕緣體，它沒有電子流，也沒有電洞
流。
（ A ） 2. 將（磷）元素摻進純矽晶體內，則成為 (A)N (B)P (C)I (D)J
型材料。
（ D ） 3. 下列何種元素摻入純質半導體材料中，可將本質半導體的電特性轉
變為 P 型半導體？ (A)磷 (B)砷 (C)銻 (D)硼。
（ D ） 4. 純矽半導體本質濃度 ni＝2×1010
原子/cm3
，其密度為 5×1022
原子
/cm3
，若每 108
個矽原子加入一個銦原子，電子濃度為多少？ (A)1.5
×1010
(B)5×1022
(C)5×1032
(D)8×105
電子/cm3
。
解：銦為三價元素，故成為 P 型半導體
NA＝
22
8
5 10
10
×
＝5×1014
電洞／cm3
ND＝
2
i
A
N
N
＝
10 2
14
(2 10 )
5 10
×
×
＝8×105
電子／cm3
（ C ） 5. PN 二極體，欲使達到順向偏壓，則應在 (A)P 加正極、N 加正極

5. 第 2 章 二極體 23
(B)P 加負極、N 加正極 (C)P 加正極、N 加負極 (D)P 加負極、N
加負極。
（ A ） 6. 下列有關二極體材料的敘述何者錯誤？ (A)經過摻雜處理的半導
體稱為本質半導體 (B)具有 5 個價電子的雜質稱為施體 (C)N 型
材料的多數載子是電子 (D)P 型材料的少數載子是電子。
解：經過摻雜處理的半導體稱為外質半導體。
（ C ） 7. 在 P 型半導體中，導電的多數載子為何者？ (A)電子 (B)原子核
(C)電洞 (D)離子。
（ D ） 8. 矽、鍺半導體材料的導電性，隨溫度上升而產生何種變化？ (A)
成為絕緣體 (B)減少 (C)不變 (D)增加。
（ B ） 9. 二極體施以逆向偏壓時，仍有少量電流存在，是因為 (A)多數載子
的流動所致 (B)少數載子的流動所致 (C)主、副載子同時流動所
致 (D)無法斷定。
（ C ） 10. 在矽半導體材料中，摻入三價的雜質，請問此半導體形成何種型式？
半導體內部的多數載子為何？此塊半導體之電性為何？ (A)N 型
半導體；電子；電中性 (B)N 型半導體；電子；負電 (C)P 型半導
體；電洞；電中性 (D)P 型半導體；電洞；正電。
解：摻入三價元素將形成 P 型半導體，其多數載子為電洞，少數載
子為電子，材料則維持電中性。
（ D ） 11. 整塊 N 型半導體是呈現 (A)負電性 (B)視雜質原子序數而定 (C)
正電性 (D)電中性。
（ C ） 12. 當 P 型及 N 型材料相接觸時，即會產生一空乏區，而 P 型半導體之
空乏區內應有 (A)電洞 (B)電子 (C)負離子 (D)正離子。
解：空乏層內 P 區為負離子，N 區為正離子。
（ C ） 13. 障壁電勢乃是其區域內有 (A)電子 (B)電洞 (C)正離子及負離子
(D)正負電壓。
（ C ） 14. 一般的矽質 PN 二極體導通時，兩端的電位差約為 (A)1.2 (B)0.9
(C)0.6 (D)0.2 V。

6. 24 第 2 章 二極體
解：矽質約為 0.6～0.7V，鍺質約為 0.2～0.3V。
（ A ） 15. 一般 PN 二極體兩端的順向偏壓，隨溫度的變化量約為 (A)－2.5
(B)－25 (C)＋2.5 (D)＋25 mV/℃。
（ B ） 16. 下列有關二極體的敘述，何者正確？ (A)在順偏時，擴散電容與流
過之電流無關 (B)空乏區電容隨外加逆向偏壓之增加而減少 (C)
當外加逆向偏壓增加時，空乏區寬度將減少 (D)在固定之二極體電
流下，溫度愈高，則二極體之順向壓降愈高。
解：C＝ε
A
d
，逆壓↑，空乏區寬度 d↑，C↓。
（ B ） 17. 在室溫下，未加偏壓之 PN 二極體在 P-N 接面附近的狀況為 (A)P
型半導體帶正電，N 型半導體帶負電 (B)P 型半導體帶負電，N 型
半導體帶正電 (C)P 型及 N 型半導體皆不帶電 (D)P 型及 N 型半
導體所帶之電性不固定。
解：在空乏區內無自由電子及電洞，僅存有正、負離子（P 區為負
離子，N 區為正離子）。
（ B ） 18. 某矽二極體在溫度 20℃時之逆向飽和電流為 5nA，若溫度上升至 50
℃時，則逆向飽和電流變為 (A)30 (B)40 (C)50 (D)60 nA。
解：Ico(50℃)＝Ico(20℃)×
50 20
10
2
－
＝5nA×23
＝40nA
（ D ） 19. 如圖(1)中之二極體為矽二極體，伏特計之讀值應為 (A)0.1 (B)0.2
(C)0.4 (D)0.7 V。
圖(1) 圖(2) 圖(3)
解：矽二極體之順向壓降為 0.7V。

7. 第 2 章 二極體 25
（ A ） 20. 如圖(2)所示，當 Vi＝20V 時，Vo 為 (A)10 (B)12 (C)15 (D)20
V。
解：VR2＝20V×
20kΩ
10kΩ 20kΩ＋
＝13.33V
∵ VR2＞VZ ∴ 稽納二極體崩潰，Vo＝VZ＝10V
（ C ） 21. 如圖(3)所示，欲使 IZ＝6mA，則 R 值應為 (A)1.5 (B)2.2 (C)2.5
(D)3 kΩ。
解：IL＝ Z
L
V
R
＝
20V
10kΩ
＝2mA
IR＝IZ＋IL＝6mA＋2mA＝8mA
R＝
40V 20V
8mA
－
＝2.5kΩ
（ D ） 22. 所謂理想二極體，下列敘述何者錯誤？ (A)順向時視為短路，逆向
時視為開路 (B)順向電阻等於零，逆向電阻無限大 (C)無順向電
壓降，無逆向電流 (D)順向電壓等於零，逆向電流無限大。
解：順向電壓等於零，逆向電流等於零。
（ A ） 23. 二極體不具下列何種功能？ (A)放大 (B)整流 (C)檢波 (D)截
波。
（ D ） 24. 稽納二極體常應用於 (A)放大 (B)濾波 (C)整流 (D)穩壓 電
路。
（ C ） 25. 稽納二極體使用於穩壓時，是操作在 (A)順向工作區 (B)零偏壓
(C)逆向崩潰區 (D)順、逆向偏壓皆可以達成。
（ C ） 26. 如圖(4)所示之理想二極體電路中，若 R＝1kΩ，則流經此電阻的電
流為何？ (A)1 (B)3 (C)5 (D)9 mA。

8. 26 第 2 章 二極體
圖(4) 圖(5)
解：D3 較 D2、D1 容易導通，假設 D3 ON，D2、D1 OFF，則 VR＝5V
（假設成立，使 D2、D1 逆偏截止），
I＝ RV
R
＝
5
1k
＝5mA
（ B ） 27. 如圖(5)所示，Vi＝30V，稽納二極體的 VZ＝15V，則輸出電壓 Vo 為
多少？ (A)5 (B)10 (C)15 (D)30 V。
解：V10kΩ＝30V×
10kΩ
20kΩ 10kΩ＋
＝10V
∵ V10kΩ＜VZ ∴ 稽納二極體未崩潰
Vo＝V10kΩ＝10V
（ D ） 28. 通常使一 LED 發亮至少應通過多少電流？ (A)10～15μA (B)500
～600mA (C)100～200mA (D)10～15mA。
（ B ） 29. LED 工作時通常施加 (A)逆向偏壓 (B)順向偏壓 (C)逆、順向偏
壓 (D)零偏壓。
（ C ） 30. LED 所發出光的顏色與 (A)外加電壓有關 (B)電流大小有關 (C)
二極體的材料合成成分有關 (D)以上皆是。
二、計算題
1. 純矽半導體本質濃度 ni＝1.5×1010
原子/cm3
，其密度為 5×1022
原子/cm3
，若
每 108
個矽原子加入 1 個硼原子，則將成為何種類型半導體？又電子濃度為
多少？
解：(1) 硼為三價元素，故成為 P 型半導體。
(2) NA＝
22
8
5 10
10
×
＝5×1014
電洞／cm3
ND＝
2
i
A
N
N
＝
10 2
14
(1.5 10 )
5 10
×
×
＝4.5×105
電子／cm3

9. 第 2 章 二極體 27
2. 如圖(6)所示的二極體為理想二極體，求電路中電流 I 為多少？
圖(6)
解：D1 較 D2、D3、D4 容易導通，假設 D1 ON，
D2、D3、D4 OFF（假設成立），
則 I＝
6 1
1k
－
＝5mA
3. 如圖(7)所示，D 為理想二極體，Vi＝12V，則電流 I 為多少？
圖(7)
解：利用戴維寧定理可得到下圖等效電路
Eth＝Vi× 2
1 2
R
R R＋
＝12×
2k
1k 2k＋
＝8V

10. 28 第 2 章 二極體
Rth＝R1//R2＝1k//2k＝
2
3
kΩ
I＝ th
th
E 6
R
－
＝
8 6
2
k
3
－
＝3mA
4. 如圖(8)所示，稽納二極體的崩潰電壓為 6V，則 IZ 為多少？
圖(8)
解：V8Ω＝10×
8
4 8＋
＝6.67V＞VZ（稽納崩潰）
I4Ω＝ Z10 V
4
－
＝
10 6
4
－
＝1A
I8Ω＝ ZV
8
＝
6
8
＝0.75A
IZ＝I4Ω－I8Ω＝1－0.75＝0.25A