101-5 電機與電子群 專業科目（一） 共 4 頁 第 1 頁
101
學年四技二專第五次聯合模擬考試
電機與電子群 專業科目（一） 詳解
101-5-03-4 101-5-04-4 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 B C A D A D C A C B A D D B C B C C B D A C B D A 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39 40 41 42 43 44 45 46 47 48 49 50 D D C B A B C B A A D C B A D B C C D A A C C D B 第一部份：基本電學 1. I=Anev， 1A 4 10 25 . 6 10 5 . 2 I 18 19 A × = × = ， 0.5A 4 2 IB= = ∴ 2 A 5 . 0 A 1 I I v v B A B A = = = ，∴ B A 2v v = 2. H=0.24Pt=ms∆T T 1000 1 60 5 75 . 0 500 24 . 0 × × × × = × ×∆ ，∆T=27°C C 47 27 20 T= + = ° 3. 將電路化簡為下圖， 2.5A 2 2 2 2 10 I = + × = 4. ∵ c a c c b b a 1 R R R R R R R R = × + × + × ∴ 15 10 15 R 15 R 10 20= × b+ × b+ × 150 R 25 20 15× = b+ ， = =6Ω 25 150 Rb Ω = × + × + × = 30 10 10 15 15 6 6 10 R2 Ω = × + × + × = 50 6 10 15 15 6 6 10 R3 Ω = + = + =R R 10 6 16 RAB a b Ω = + = + =R R 6 15 21 RBC b c 5. A1與A2依電流方向 視為流出 2 1 A A 5 3= + + A 2 A A1+ 2=− 6. + − + − = + − + − = 2 3 2 1 2 2 1 3 1 I ) I I ( 3 ) I I ( 5 15 15 ) I I ( 5 ) I I ( 2 12 ∵I3=2A， − = − = − 21 I 9 I 5 1 I 5 I 7 2 1 2 1 ， A 3 I1= ，I2=4A V 2 2 1 V2Ω= × = ，V3Ω=2×3=6V 7. RTH=(8k//8k)+(10k//15k)=4k+6k=10k V 10 50 60 k 8 k 8 k 8 100 k 10 k 15 k 15 100 ETH = − = + − + = mA 5 . 0 k 10 k 10 10 I = + = 8. ○1 12 V， 3A 4 12 ' I= = ○2 2 V， 0.5A 4 2 " I =− =− ○3 2 A，I"'=0A ○4 1 A， 0.5A 2 2 2 1 " " I =− + − = A 2 " " I ' " I " I ' I IN= + + + = 9. 將電路化簡為右圖 V C Q20µF= × C 200 V 10 20µ× = µ = 10. 2 d Q k E= ，E=E1+E2=0N/C， d Q k V= V 18 1 10 1 10 9 1 10 1 10 9 V V V 9 9 9 9 2 1 = × × + × × = + = − − 11. 4 10 N 10 2 20 10 1 10 4 d 2 I I F 2 3 7 2 1 o − − − × = × π × × × × π = × π × × × µ = l 12. e=Blνsinθ，∵導線與移動方向之間角度為53° ∴e=20×10−1×5×sin53°=8V 13. τ=(2+8)×1=10s，V(t) ( 2) [10 ( 2)](1 e 10) t c − − − − + − = V e 12 10 ) e 1 ( 12 2+ − −0.1t = − −0.1t − =101-5 電機與電子群 專業科目（一） 共4頁 第 2 頁 14. ∵L⇒短路 ⇒ C 開路 ∵電橋平衡 ∴ 0.5A 40 20 30 I = + = 15. v(t=12.5mS)=100 2sin(314×12.5m) V 100 ) 4 5 sin( 2 100 ) 80 1 50 2 sin( 2 100 π× × = π =− = 16. v(t)=100sin(377t+30°)，i(t)=−10cos(377t+60°) ) 30 t 377 sin( 10 ) 180 90 60 t 377 sin( 10 + °+ °− ° = − ° = ∴電壓超前電流60° 17. 10 45 A 90 5 45 50 X V I L C = ∠ ° ° − ∠ ° − ∠ = = Ω ° − ∠ = − =5 j5 5 2 45 Z V 0 2 50 45 2 5 45 10 Z I V= × = ∠ °× ∠− °= ∠ ° 18. V= VR2+(VL−VC)2 ，100= 602+(20−VC)2 6400 60 100 ) V 20 ( − C 2= 2− 2 = ，VC=100V 19. = ∠30° 2 30 V ，XL =ωL=250×8m=2Ω Ω = × = ω = 4 m 1 250 1 C 1 XC ° − ∠ = − = + − = 37 12 5 4 1 j 3 1 4 1 j 2 1 j 3 1 G A 30 2 10 0 3 30 2 30 IR = ∠ ° ° ∠ ° ∠ = A ) 60 t 250 cos( 10 A ) 30 t 250 sin( 10 ) t ( IR = + ° = − ° A 60 2 15 90 2 30 2 30 IL = ∠− ° ° ∠ ° ∠ = A ) 150 t 250 cos( 15 A ) 60 t 250 sin( 15 ) t ( IL = − ° = − ° A 120 2 5 . 7 90 4 30 2 30 IC = ∠ ° ° − ∠ ° ∠ = A ) 30 t 250 cos( 5 . 7 A ) 120 t 250 sin( 5 . 7 ) t ( IC = + ° = + ° A 7 2 5 . 12 37 12 5 30 2 30 I= ∠ °× ∠− °= ∠− ° A ) 97 t 250 cos( 5 . 12 A ) 7 t 250 sin( 5 . 12 ) t ( I = − ° = − ° 20. P(t)=VIcosθ−VIcos(2ωt+θ) VA 500 5 100 VI S= = × = W 250 60 cos 5 100 cos VI P= θ= × × °= VAR 3 250 60 sin 5 100 sin VI Q= θ= × × °= W 750 S P Pmax= + = ，Pmin =P−S=−250W 21. S=500 2VA，P=S×PF=500W ) cos sin cos sin ( P ) tan (tan P Q 2 2 1 1 2 1 C θ θ − θ θ = θ − θ = VAR 500 ) 1 0 2 2 2 2 ( 500 − = = F 200 500 ) 2 100 ( 500 E Q C 2 2 C = µ × = ω × = 22. 23. 50 m 4 . 0 100 100 L C R QP = = µ = 24. Vao=100∠30°V，Vbo =100∠150°V V 90 100 Vco= ∠− ° V 120 173 90 100 150 100 V V Vbc= bo− co= ∠ °− ∠− = ∠ ° 25. Vl= 3VP，Il=IP，ST = 3VlIl=3VPIP θ = θ = θ
=S cos 3VI cos 3V I cos
PT T l l P P θ = θ = θ
=S sin 3VI sin 3V I sin
QT T l l P P 第二部份：電子學 26. ∵磷為5價元素，∴此半導體為N型半導體 15 D 7 D 22 10 5 N 1 10 N 10 5× = ⇒ = × 15 2 10 D 2 i 2 i 2 i 10 5 ) 10 5 . 1 ( N n n n P n P n × × = = = ⇒ = × 4 10 5 . 4 × = 27. N↑⇒VBR↓ 28. W=WP+WN，(WP×A)×NA=(WN×A)×ND D N A P N W N W × = × ⇒ ，∴WP<WN⇒NA>ND 29. ○1 當Vi=+3V時 ⇒ ON D OFF D 2 1 ： ： ∵ 3V R 1 R 1 R 5 R 1 V Vo x =+ + + = = ○2 當 ⇒ + = ON D ON D V 9 V 2 1 i ： ： 時 R 1 R 1 R 1 R 5 R 1 R 9 V Vo x + + + + + + + = = ⇒ V 5 3 15 + = =
101-5 電機與電子群 專業科目（一） 共4頁 第 3 頁 30. K.C.L⇒IS=IZ+IL，∵RL(min) ∴IL(max)=IS−IZ(min) ZK S o S I R V V − − = m 2 k 1 . 0 7 10− − = mA 28 mA 2 mA 30 − = = V 7 V 50 I Vo= ZK× + ZK= mA 28 V 7 I V R (max) L o (min) L = = = 250Ω 31. 假設D1：0N ON D2： V 0 Vo=+ mA 5 . 0 k 10 0 5 I1= − = ) I I ( mA 2 . 0 k 5 ) 1 ( 0 I2= − − = D2= 2 2 1 1 D 2 1 D 1 I I I I I I L . C . K ⇒ = + ⇒ = − mA 3 . 0 m 2 . 0 m 5 . 0 − = = ∵ > > 0 I 0 I 2 D 1 D ，∴ ON D ) ( ON D 2 1 ： 假設成立 ： 32. 此為半波式二倍壓電路 33. VBE> 0 0 V VCE> CE(sat)> 0 VBC< 34. ∵(1+β)RE >>(RB1//RB2)不成立 ∴需採用精確解 等效電路 2 B 1 B 2 B CC BB R R R V V + × = V 7 . 1 + = 2 B 1 B B R //R R = Ω = =90k//10k 9k mA 68 . 1 I I A 9 . 16 k 5 . 0 100 k 9 7 . 0 7 . 1 IB ≅ µ ⇒ C=β B= × + − = ∵ 1.6mA k 5 . 0 k 10 2 . 0 17 I IB C(max) = + − = ≥ β ∴BJT 工作於飽和區(VBC> ) 0 假設V 為未知數，∴E + = + = + = + = 2 . 0 V V V V 7 . 0 V V V V E E ) sat ( CE C E E BE B = = = − = − − = − = − = − − = − = E E E E E E E C C CC C E E B B BB B V 2 k 5 . 0 V R V I k 10 V 8 . 16 k 10 2 . 0 V 17 R V V I k 9 V 1 k 9 7 . 0 V 7 . 1 R V V I E C B I I I L . C . K ⇒ + = ， E E 2VE k 10 V 8 . 16 k 9 V 1 = − + − ∴VE=0.81V， 0.021mA k 9 81 . 0 1 IB= − = ⇒ mA 599 . 1 IC= ，IE =1.62mA V 01 . 1 81 . 0 2 . 0 V V VC= CE(sat)+ E= + = 35. (1) 先求工作點： 10 A M 1 7 . 0 7 . 10 R V V I B BE CC B = µ − = − = mA 1 I IC=β B= V 7 . 5 k 5 m 1 7 . 10 R I V VCE= CC− C C= − × = (2) = Ω µ = η = π 2.5k A 10 mV 25 I V r BQ T 150 k 5 . 2 k 15 // k 5 100 r R // R A C L V =β× = × = π L C C B B I R R R r R R A + × β × + = π 25 k 20 k 5 100 k 5 . 2 k 1000 k 1000 × × ≅ + = 36. 若Q 導通時，1 VEC1> ，此電壓0 對Q 的 B-E 接面為逆偏，B-C2 接面為順偏，故無法達到達靈頓 電路之功能 37. 先求工作點，∵ )] R R //( R [ R ) 1 ( +β E >> B3 B1+ B2 ∴此分壓式偏壓可以使用近似解法： V 5 k 5 k 10 k 10 k 5 ) V 25 ( VB1 =+ + + × + = Ω ≅ = η ≅ ⇒ = − = 6.05 mA 3 . 4 mV 26 I V r mA 3 . 4 k 1 7 . 0 5 I 1 E T 1 e 1 E Ω ≅ = η = ⇒ ≅ × α = 6 mA 28 . 4 mV 26 I V r mA 28 . 14 I I 2 E T 2 e 1 E 1 2 E 2 i 2 o 1 o 2 i i 1 o i 2 o VT V V V V V V V V A = = × × ⇒∵CE 串 C.B，且 2 V 1 V 1 o 2 i V A 1 A V = = × × 1 r r r r V V A 1 e 2 e 1 2 e i 1 o 1 V =− − ≅ × β − = = π 7 . 166 6 k 2 // k 2 1 r R // R V V A 2 e L C 2 i 2 o 2 V = =+α× ≅ × =+ ∴AVT=AV1×1×AV2=(−1)×(+166.7)=−166.7 38. FET 為通道長度調變(Channel Length Modulation
M . L . C ⇒ ) 39. ∵在I 不變的條件下，由 B 端進入 E 端的電洞愈多，C 則 E 端發射的自由電子亦愈多，∴IE↑，α↓ 40. ○1 N-ch EMOS 工作在 Ω 區，在VDS固定下，VGS愈 小，則由 D 到 S 通道電阻愈大 ○2 gm=2K(VGS−Vt)1=2× ID×K D m I g ∝ ⇒ (非線性關係)
101-5 電機與電子群 專業科目（一） 共 4 頁 第 4 頁 ○3 N-ch EMOS 工作於飽和區時， DS V 愈小，I 稍微D 下降(∵通道長度調變的原因) 41. ○1 P-ch JFET 最高電壓為源極(S) ○2 N-ch JFET，通道厚度愈窄， P V 下降 ○3 當 S 端發生夾止時，D 端早已夾止 故ID= (截止區) 0 42. VGS=0−ID×1=−ID 0 16 I 10 I ) I 4 ( 16 8 ) 4 I 1 ( 8 I D 2 D 2 D2 D D − = − ⇒ − + = − − × = ∴ID=2mAor 8 mA(不合) (∵VGS=0−8m×1k=−8V<VP⇒ID=0) N-ch JFET 進入飽和區之條件⇒D端恰好夾止 P GD V V ≤ ⇒ 4 ) k 2 m 2 V ( 0 V V VGD= G− D= − DD− × ≤− 4 4 VDD+ ≤− − ⇒ ，∴VDD≥+8V⇒VDD(min)=+8V 43. ○1 先求交流互導因數g m ) V V 1 ( V I 2 g P Gs P DSS m = − 4 ) 4 2 1 ( 4 m 16 2 = − − − × × = m Ω = = 250 g 1 r m s ○2 求RS=？∵VGS=−2V ∴ ) 4mA 4 2 1 ( m 16 ID 2= − − − × = 又VGS=VG−VS=0−ID×RS=−2 ∴ = = =500Ω mA 4 V 2 I V 2 R D S 3 2 500 250 500 R r R V V A S s S i o V + = + = + = = 44. ○1 P-ch DMOS：VP> ，且有預置通道 0 ○2 N-ch EMOS：Vt> ，且無預置通道 0 ○3 P-ch DMOS：工作在飽和區之條件 P GS DS P DS GS P GD V V V V V V V V ≥ ⇒ − ≥ ⇒ ≤ − 45. k 10 V R V R V V I i 1 i 1 i 1 = = − = − ∵OPA 有 N.F.B，∴V−=V+=0V ∴R 與2 R 可視為並聯4 ⇒I1×R2=I2×R4 ∴ 10V (mA) k 1 k 100 k 10 V I i i 2= × = 依據K.C.L⇒I3=I1+I2=10.1Vi(mA) ) V 10 ( ) V 1010 ( ) R I ( ) R I ( Vo= − 3× 3 + − 2× 4 = − i + − i i V 1020 − = ，∴ 1020 V V A i o V = =− 46. P.S 將非理想的V 等效在一理想 OPA 的正端外側 io ∵OPA NFB 且Vo≠±Vsat，∴V−=V+=Vio A 1 k 10 mV 10 R 0 V I 1 1 Ω =± µ ± = − = − ) k 20 ( ) A 1 ( k 1 I ) R R ( I R I Vx= 2× 4= 1× 2+ 1 ⇒ 2× = ± µ × A 20 I2=± µ ⇒ 依據K.C.L⇒I3=I1+I2=±21µA ) k 1 20 ( ) k 10 21 ( ) R I ( ) R I ( Vo= + 3× 3 + + 2× 4 = ± µ× + ± µ× mV 230 ) mV 20 ( ) mV 210 (± + ± =± = 47. 依據重疊定理： x y x 4 3 4 1 2 y 1 2 o V ] 5V 3V R R R [ ) R R 1 ( V R R V × =− + + × + + × − = ∵ 6 k 2 k 10 1 R R 1 1 2 = + = + Ω = ⇒ = + ⇒ = + × + R 4k 6 3 R k 4 R 3 R R R ) R R 1 ( 4 4 4 4 3 4 1 2 48. RC 6 2 1 fo π = 49. 2 1 1 R R R + = β ， ) 1 1 ln( RC 2 T β − β + = 50. (Hz) C C R R 2 1 f 2 1 2 1 o π = ，振盪條件： 1 2 2 1 4 3 C C R R R R ≥ +
