民國113年 初等考試 電子工程 電子學大意考古題與答案

第1題

有關積體電路28 奈米半導體製程技術，這裡所指的28 奈米製程，為下列何種尺寸？ A. 電晶體的閘極長度 B. 電容器的絕緣層厚度 C. 電路的金屬線寬度 D. 金屬間的連結栓直徑

參考解答

• 答案：A. 電晶體的閘極長度

解析：半導體製程技術中的「28奈米」指的是電晶體的閘極長度，即MOSFET的通道長度，代表該世代製程的特徵尺寸。選項B電容器絕緣層厚度通常遠小於閘極長度。選項C金屬線寬度與製程節點相關但非定義標準。選項D金屬間連結栓直徑通常小於特徵尺寸。

第2題

下列何種元件在電流－電壓（I-V）特性曲線的切線斜率會出現負值？ A. 稽納二極體 B. 蕭特基二極體 C. 發光二極體 D. 穿隧二極體

參考解答

• 答案：D. 穿隧二極體

解析：穿隧二極體因量子穿隧效應，其I-V特性曲線在順向偏壓下出現負微分電阻區，切線斜率為負值。稽納二極體、蕭特基二極體、發光二極體在正常操作區I-V曲線斜率均為正值。

第3題

室溫下的N 型矽半導體中，摻雜施體濃度為1015 cm3，其多數載子濃度與施體離子的正電荷濃度關係為何？ A. 多數載子濃度大得多 B. 大約相等 C. 施體離子濃度大得多 D. 兩者無關

參考解答

• 答案：B. 大約相等

解析：N 型矽在熱平衡下須滿足電中性條件 n + NA⁻ = p + ND⁺。因施體濃度 10¹⁵ cm⁻³ 遠大於室溫本質濃度 ni（約 10¹⁰ cm⁻³），多數載子電子濃度 n ≈ ND⁺，即與施體離子正電荷濃度大致相等，少數載子電洞可忽略。故選 B；A、C 的「大得多」與電中性條件不符，D 亦非無關。

第4題

下列何種二極體組合其正常工作時皆為逆偏壓？ A. 變容二極體、發光二極體 B. 雷射二極體、稽納二極體 C. 發光二極體、雷射二極體 D. 變容二極體、稽納二極體

參考解答

• 答案：D. 變容二極體、稽納二極體

解析：變容二極體（Varactor）正常工作於逆偏，利用結電容隨逆偏壓變化；稽納二極體（Zener）正常工作於逆偏擊穿區作穩壓。發光二極體（LED）與雷射二極體（LD）皆為順偏發光。故皆為逆偏工作的組合為 D。

第5題

雙極性接面電晶體在共射極組態且工作於主動區情況下，對集極電流影響最大的是下列何者？ A. 集-射極電壓（VCE） B. 基極電流（IB） C. 電源電壓 D. 連在集極上的電阻

參考解答

• 答案：B. 基極電流（IB）

解析：BJT 共射極主動區集極電流 IC ≈ β×IB，主要受基極電流 IB 控制（B 正確）。VCE 影響較小（早期效應），電源電壓與集極電阻屬外部電路，不直接決定 IC。

第6題

雙極性接面電晶體（BJT）在未接偏壓情況下，其基-射極空乏區厚度為A，基-集極空乏區厚度為B，則其大小關係下列何者正確？ A. A>B B. A=B C. A<B D. 不一定

參考解答

• 答案：C. A<B

解析：BJT 無偏壓時，基-射極結與基-集極結均為 PN 接面。集極掺雜濃度最低，基-集極接面耗盡區較寬；發射極掺雜最高，基-射極耗盡區主要延伸入基極，較窄。故基-射極空乏區厚度 A < 基-集極空乏區厚度 B（C 正確）。

第7題

圖示之電路，雙極性電晶體β=100，基-射極導通電壓VBE=0.7 V，集-射極電壓VCE 約為何？ A. 3.72 V B. 6.72 V C. 9.72 V D. 12.72 V

參考解答

• 答案：B. 6.72 V

第8題

有關金氧半場效電晶體（MOSFET）的通道寬窄主要由下列何者壓降來控制？ A. 射極對基底 B. 汲極對基底 C. 閘極對源極 D. 源極對基底

參考解答

• 答案：C. 閘極對源極

解析：MOSFET 通道由閘極-源極電壓 VGS 控制。當 VGS > Vth 時在表面形成反轉層通道，通道寬度（實為深度/電導）隨 VGS 增大而增加。選項 C「閘極對源極」即 VGS，為控制通道的關鍵壓降。射極、汲極、基底術語為 BJT 或體極，非 MOSFET 主要控制端。

第9題

某一n 通道JFET 採自給偏壓，已知閘源極直流電壓VGS=5 V 且源極電阻RS=2 kΩ，則汲極電流ID大小與方向為何？ A. 2.5 mA、由汲極流向源極 B. 2.5 mA、由源極流向汲極 C. 10 mA、由汲極流向源極 D. 10 mA、由源極流向汲極

參考解答

• 答案：A. 2.5 mA、由汲極流向源極

解析：n 通道 JFET 採自給偏壓時，閘極經電阻接地、源極經 RS 接地，閘源極電壓由源極電阻上的壓降決定：VGS = −ID × RS。已知 VGS = −5 V、RS = 2 kΩ，故 ID = 5 V ÷ 2 kΩ = 2.5 mA。n 通道 JFET 的導電載子為電子，傳統電流方向由汲極流向源極（D→S）。選項 C、D 的 10 mA 相當於 RS 只有 0.5 kΩ，與題給 2 kΩ 不符；選項 B 的電流方向相反，n 通道元件不會由源極流向汲極。

第10題

一差動放大器的Ad=100，Acm=0.5，兩個輸入分別是Va(t)=0.01cos(2400t)+0.2cos(260t)，Vb(t)=0.01cos(2400t)+0.2cos(260t)，此差動放大器的輸出Vo(t)？ A. Vo(t)=2cos(2400t)+0.1cos(260t) B. Vo(t)=cos(2400t)+0.2cos(260t) C. Vo(t)=2cos(2400t)+0.2cos(260t) D. Vo(t)=4cos(2400t)+0.1cos(260t)10 kΩ1 kΩ1 kΩ5 kΩR1R2RCREVCC=+15 V

參考解答

• 答案：A. Vo(t)=2cos(2400t)+0.1cos(260t)

解析：差動放大器輸出Vo=Ad×Vd+Acm×Vcm。Vd=Va-Vb=0.02cos(2π400t)，Vcm=(Va+Vb)/2=0.2cos(2π60t)。代入Ad=100、Acm=0.5：Vo=100×0.02cos(2π400t)+0.5×0.2cos(2π60t)=2cos(2π400t)+0.1cos(2π60t)。選項B、C、D的係數計算均有誤。

第11題

如圖之運算放大器電路，R1 與C 串聯。Vi 為直流時，V0/Vi 為何？ A. R2/R1 B. 0 C. 1+R2/R1 D. R2/C

參考解答

• 答案：B. 0

第12題

承上題，電容C 接於電阻R1 和運算放大器負輸入端之間。Vi 電壓為極高頻時，V0/Vi 值趨近於下列何者？ A. R2/R1 B. 1+R2/R1 C. R2/C D. 1+R2/C

參考解答

• 答案：A. R2/R1

解析：電容C串聯於R1與負輸入端間，極高頻時電容阻抗趨近0，等效短路，電路成為標準反相放大器，電壓增益Av=-R2/R1。選項B為同相放大器增益公式。選項C、D量綱不正確（電阻除以電容非無因次量）。

第13題

如圖所示電路，若兩個二極體的切入電壓均為0.7 V，當V1=9 V 及V2=0 V，則ID1 約為何？ A. 0.25 mA B. 0.5 mA C. 0.75 mA D. 1 mA

參考解答

• 答案：C. 0.75 mA

第14題

假設二極體導通電壓為0.7 V，如圖所示電路，欲使輸出正半波峰值電壓為7 V，Z1 之稽納（Zener）電壓應為何？ A. 6.3 V B. 7.7 V C. 13 V D. 19.3 V

參考解答

• 答案：A. 6.3 V

第15題

橋式整流提供一穩定電壓如圖，Vi=250sin(ωt) V，ω 為角頻率，二極體導通電壓為0.7 V，稽納二極體的崩潰電壓為6 V，流過150 Ω 電阻的電流為何？ A. 50 mA B. 40 mA C. 83 mA D. 233 mACViV0R1R20.5 kΩ0.5 kΩ10.5 kΩV1V2VOD1ID1D2ID21.0 kΩZ1R15 V20 V20 V0Vout150 ΩRC6 VD2T1Vi10:1++～

參考解答

• 答案：B. 40 mA

第16題

如圖所示電路，假設二極體導通電壓為0.7 V，輸入電壓Vin 為正弦波，頻率為60 Hz，峰值電壓為110 V，負載RL的平均功率約為何？ A. 0.21 W B. 0.24 W C. 0.28 W D. 0.42 W

參考解答

• 答案：A. 0.21 W

第17題

下圖實驗電路中，測量Vo 端波形時發現漣波因數太大，下列何者可有效降低漣波因數？ A. 降低電容C 值 B. 將二極體反接 C. 降低電阻RL值 D. 增加Vi 的頻率

參考解答

• 答案：D. 增加Vi 的頻率

第18題

圖為倍壓器電路，輸入端電壓訊號的頻率為60 Hz，則輸出端的漣波頻率為何？ A. 120 Hz B. 60 Hz C. 180 Hz D. 90 Hz

參考解答

• 答案：A. 120 Hz

解析：倍壓器多採用半波或全波整流方式，使電容器輪流充放電。每當輸入交流電壓經過一個半週，整流元件即導通一次，造成輸出電壓的脈動。一般全波整流型倍壓電路之漣波頻率為輸入頻率之兩倍，故輸入60 Hz時，輸出端漣波頻率為120 Hz。B為輸入頻率，C、D則不符倍頻原理。

第19題

如圖所示電路及輸入波形，若二極體的切入電壓為0.7 V，二極體的峰值順向電流約為何？ A. 73 mA B. 80 mA C. 83 mA D. 90 mA

參考解答

• 答案：A. 73 mA

第20題

圖為橋式整流電路，輸入信號為80 Vrms 之正弦波，二極體視為理想，輸出波形之平均值約為何？ A. 71.94 V B. 35.97 V C. 50.88 V D. 113.12 V220 Ω1000 μFVinFD1D2D3D4CRL輸出10:1RLVoViVCCR1100 Ω120 Vrms60 HzC1500 μFC2500 μFViD1D2Vo+～++45 ΩR+4 V4 V01 kΩVo80 Vrms+～

參考解答

• 答案：A. 71.94 V

解析：橋式整流屬全波整流，理想二極體下輸出為輸入之絕對值，峰值Vm=80×√2≈113.1 V。全波整流波形的平均值為2Vm/π=2×113.1/3.1416≈72.0 V，與71.94 V最接近，故選A。113.12 V是峰值，不是平均值；35.97 V約為半波整流的Vm/π；50.88 V並非本題公式可得。若再加電容濾波，輸出會趨近峰值，但題目所求為整流波形本身之平均值。

第21題

不影響原訊號的波形，但能改變此訊號直流準位的電路稱為下列何者？ A. 微分器 B. 放大器 C. 限制器 D. 箝位器

參考解答

• 答案：D. 箝位器

解析：箝位器（clamper）由二極體與電容組成，電容在訊號週期內充放電並儲存電荷，使整個波形上下平移，只改變直流準位，波形形狀與峰對峰值不變。微分器輸出與輸入的變化率成正比，會明顯改變波形；放大器主要提高訊號振幅；限制器（截波器）則削去超過設定準位的部分，同樣破壞波形。故選 D。

第22題

圖為二極體箝位器，輸出波形的頻率為何？ A. 60 Hz B. 120 Hz C. 30 Hz D. 180 Hz

參考解答

• 答案：A. 60 Hz

解析：箝位器只把波形整體平移直流準位，屬於線性移位，不會產生新的頻率成分，因此輸出頻率與輸入完全相同；若輸入為 60 Hz，輸出仍為 60 Hz。120 Hz 通常出現在 60 Hz 全波整流後的漣波，180 Hz 為 60 Hz 的三次諧波，皆非箝位器所造成；30 Hz 亦無對應機制。故選 A。

第23題

如圖所示之電路，若NPN 電晶體β=100、VBE=0.7 V，下列敘述何者正確？ A. IE=4.8 mA B. IB=0.2 mA C. VCE=3.2 V D. VCE=0.2 V

參考解答

• 答案：C. VCE=3.2 V

第24題

有一如圖之BJT 放大器，若VBE=0.7 V，則有關對其輸入迴路特性之敘述，下列何者錯誤？ A. 其電晶體的輸入特性（IB-VBE）的直流負載線電流端截點為IB=20 μA B. 其電晶體的輸入特性（IB-VBE）的直流負載線電壓端截點為VBE=4.7 V C. 其B-E 迴路之靜態基極電流為IBQ=20 μA D. 其B-E 之靜態電壓為VBEQ=0.7 VD1VoCR110 Vrms60 Hz0º+～+ICRC=2 kΩVCEVBEIBRB=200 kΩVBB=4.7 VVCC=10 VRB=150 kΩRC=1 kΩRE=500 ΩVEE=10.7 Vvivo

參考解答

• 答案：A. 其電晶體的輸入特性（IB-VBE）的直流負載線電流端截點為IB=20 μA

第25題

對於圖中的偏壓電路，RC=20 kΩ、RB=800 kΩ、VCC=10.7 V、VBE=0.7 V、IB=5 μA，其β 最接近值為何？ A. 50 B. 60 C. 80 D. 100

參考解答

• 答案：B. 60

第26題

如下圖所示之N 通道增強型MOSFET 電路，已知ID=20 mA，則VGS 約為何？ A. 3 V B. 2 V C. 2 V D. 3 V

參考解答

• 答案：A. 3 V

第27題

有關矽空乏型MOSFET 之敘述，下列何者錯誤？ A. n 通道的空乏型MOSFET 是使用p 型基座（substrate） B. n 通道的空乏型MOSFET 需另加正值VGS，才能感應出通道 C. 其通道電流ID 會隨二氧化矽（SiO2）的厚度減少而增加 D. n 通道的空乏型MOSFET 之VGS 的臨界電壓（threshold voltage）Vth 為負值

參考解答

• 答案：B. n 通道的空乏型MOSFET 需另加正值VGS，才能感應出通道

解析：空乏型 MOSFET 在製造時已於基座上形成實體通道，VGS = 0 時即有 IDSS 導通；要關閉通道須加負的 VGS（Vth 為負值），加正 VGS 只會增強通道。B 所述「需另加正值 VGS 才能感應出通道」是增強型的特性，故錯誤。A 正確：n 通道建在 p 型基座上；C 正確：SiO2 越薄，閘極電容與跨導越大，ID 越大；D 正確：Vth 為負。

第28題

若雙極性接面電晶體（BJT）工作在主動區（Active Region）的電流放大率為β，下列敘述何者正確？ A. β 值大小與溫度無關 B. 相同電路之下，β 較小的電晶體較易飽和 C. β 定義為IE/IC D. 工作在飽和區（Saturation Region）的電流放大率小於βVCCRCRBVBE200 kΩ100 kΩ0.1 kΩ1 kΩVDD=+15 VR1RDR2RSVSVGVDID

參考解答

• 答案：D. 工作在飽和區（Saturation Region）的電流放大率小於βVCCRCRBVBE200 kΩ100 kΩ0.1 kΩ1 kΩVDD=+15 VR1RDR2RSVSVGVDID

解析：主動區中 IC = βIB，β 定義為 IC/IB 而非 IE/IC，且 β 隨溫度升高而增大，故 A、C 錯誤。同一電路下 β 越大，相同的 IB 能驅動更大的 IC，越容易觸及飽和邊界，β 較小反而較不易飽和，B 錯誤。進入飽和區後 IC 受外部電阻限制，IC/IB 的比值小於主動區的 β，等效電流放大率下降，故選 D。

第29題

有關BJT 的小信號模型，下列敘述何者錯誤？ A. BJT 的工作點是由元件特性曲線與負載線的交點決定 B. BJT 的小信號模型參數與工作點相關 C. 由BJT 的小信號模型只能求出由B 極及C 極看入的阻抗 D. 為了BJT 的小信號能線性放大，必須滿足vbe<<VT（thermal voltage）的條件

參考解答

• 答案：C. 由BJT 的小信號模型只能求出由B 極及C 極看入的阻抗

解析：小信號模型由工作點決定 gm、rπ、ro 等參數，可用來求電壓與電流增益、輸入阻抗與輸出阻抗，而且不限於 B、C 兩端，也可由 E 極看入（如 T 模型中的 re），故 C 的敘述錯誤。A 正確：工作點是元件特性曲線與負載線的交點。B 正確：gm = IC/VT、rπ = β/gm 均隨工作點改變。D 正確：線性近似要求 vbe 遠小於熱電壓 VT。故選 C。

第30題

如圖所示之RC 耦合串級放大器中，兩個電晶體之β=49、VBE=0.7 V，VCC=10.7 V、RB1=RB2=150 kΩ、RC1=2 kΩ、RC2=RE1=RE2=1 kΩ，試求電路中IB1 電流值為何？ A. 0.04 mA B. 0.05 mA C. 0.067 mA D. 0.1 mA

參考解答

• 答案：B. 0.05 mA

第31題

如圖，Q1 的β1=50，Q2 的β2=100，兩個電晶體的VBE=0.7 V 且ro 都不計；求（IB1 及VB2）？ A. （2 μA 及1.5 V） B. （2 μA 及0.8 V） C. （1 μA 及1.5 V） D. （1 μA 及0.8 V）

參考解答

• 答案：B. （2 μA 及0.8 V）

第32題

某MOS 場效電晶體的電流ID=500 μA、參數λ=0.025 V1，則其輸出阻抗ro 為何？ A. 80 kΩ B. 50 kΩ C. 25 kΩ D. 12.5 kΩ

參考解答

• 答案：A. 80 kΩ

解析：MOSFET 的輸出阻抗源自通道長度調變，公式為 ro = 1/(λID)。代入 λ = 0.025 V⁻¹、ID = 500 μA = 5×10⁻⁴ A，得 ro = 1/(0.025 × 5×10⁻⁴) = 1/(1.25×10⁻⁵) = 8×10⁴ Ω，即 80 kΩ。故選 A，其餘數值均為計算錯誤的結果。

第33題

有關共集極（Common Collector）放大器組態之特性，下列敘述何者正確？ A. 低輸入阻抗 B. 電壓增益高 C. 輸出與輸入電壓相位相反 D. 低輸出阻抗

參考解答

• 答案：D. 低輸出阻抗

解析：共集極組態（射極隨耦器）以基極為輸入、射極為輸出，電壓增益略小於 1 且與輸入同相位，輸入阻抗高、輸出阻抗低，常作為緩衝級與阻抗匹配之用。選項 A、B、C 所描述的低輸入阻抗、高電壓增益、相位相反，皆非共集極的特性。故選 D。

第34題

一n 通道金氧半場效電晶體的參數為：Cgs=25 fF、Cgd=2 fF、W/L=16、μnCox=200 μA/V2，操作在電流為100 μA，其單一增益（Unity-gain）頻率fT的最接近值為何？ A. 2 GHz B. 3 GHz C. 4 GHz D. 5 GHz

參考解答

• 答案：D. 5 GHz

解析：先求轉移電導 gm=√(2μnCox(W/L)ID)=√(2×200μ×16×100μ)=√(6.4×10⁻⁷)≈0.8 mA/V。閘極總電容Cgg=Cgs+Cgd=25+2=27 fF。單一增益頻率fT=gm/(2πCgg)=0.8×10⁻³/(2π×27×10⁻¹⁵)≈4.7×10⁹ Hz，最接近5 GHz，故選D。

第35題

若一直接耦合串級放大器電路，其各諧波失真百分率分別為D2=40%、D3=26%、D4=15%，其餘諧波失真可忽略不計，則該串級放大器之總諧波失真百分率DT 約為何？ A. 25% B. 40% C. 50% D. 81%VCCvivoRB1RB2RE2RE1Q2Q1IB1IB2RC2RC11 MΩ1 MΩ50 μA5 mARiQ2Q1voviIB2IB1VB2C→∞C→∞β1=50VCC=5 Vβ2=100

參考解答

• 答案：C. 50%

解析：總諧波失真 DT = √(D2² + D3² + D4² + ...)。已知 D2=40%、D3=26%、D4=15%，代入：DT = √(0.4² + 0.26² + 0.15²) = √(0.16 + 0.0676 + 0.0225) = √0.2501 ≈ 0.5001，即 50%，對應選項 C。直接耦合串級放大器各級失真以均方根累加。

第36題

555 計時器的內部有一個RS 正反器。下列關於此RS 正反器的敘述何者錯誤？ A. 此正反器的兩個輸入訊號分別來自於兩個比較器的輸出結果 B. 當其兩個輸入訊號都是低態邏輯時不會改變其現存的輸出結果 C. 當其兩個輸入訊號都是高態邏輯時會反轉其現存的輸出結果 D. 此正反器的輸出結果會影響555 計時器內部一放電迴路上電晶體的導通與否

參考解答

• 答案：C. 當其兩個輸入訊號都是高態邏輯時會反轉其現存的輸出結果

解析：555 計時器內部 RS 正反器為主從式，兩輸入分別來自上下比較器（S 來自下比較器、R 來自上比較器）。S=R=0 時維持原狀（B 正確）；S=R=1 為禁止狀態，輸出不確定，不會「反轉」（C 錯誤）；輸出 Q 控制放電電晶體導通（D 正確）。故錯誤敘述為 C。

第37題

當變壓器耦合串級放大器之電路阻抗完全匹配時，下列敘述何者正確？ A. 電壓增益最大 B. 電流增益最大 C. 功率增益最大 D. 功率增益最小

參考解答

• 答案：C. 功率增益最大

解析：變壓器耦合串級放大器阻抗完全匹配時，依據最大功率傳輸定理，負載獲得最大功率，故功率增益最大（C 正確）。電壓增益、電流增益不一定在匹配時最大，功率增益最小則錯誤。

第38題

如圖為單穩態多諧振盪器，觸發信號由Vi 注入。由Vi 注入在R3 上的觸發電壓需要多大才能使IC 轉態而產生脈波？ A. Vcc B. Vcc/2 C. Vcc R1/(R1+R2) D. Vcc R2/(R1+R2)

參考解答

• 答案：D. Vcc R2/(R1+R2)

第39題

圖示為一加偏壓之反相施密特觸發器，電路中運算放大器之輸出飽和電壓為±12 V，則其上臨界電壓（voltage of upper threshold）VTH 為何？ A. 0 V B. 2 V C. 4 V D. 8 V

參考解答

• 答案：D. 8 V

第40題

下圖中RA 為1/4 W、13 kΩ 的碳膜電阻器，外觀上以色碼「棕橙橙」表示其大小。而RB 上表示其大小的色碼為「紫綠紅」，並且陶瓷電容器C 外觀上打印有102 之字樣。此電路輸出方波的責任週期（Duty cycle）約為何？ A. 43.1% B. 54.2% C. 65.3% D. 73.2%R1C1C2R2R3ViVoV1+VCCVCC+VCC+VCCVCCVOVS5 kΩ10 kΩVR=+6 V0.01 μFV+RARBC555電源臨界觸發放電重置控制輸出接地

參考解答

• 答案：D. 73.2%R1C1C2R2R3ViVoV1+VCCVCC+VCC+VCCVCCVOVS5 kΩ10 kΩVR=+6 V0.01 μFV+RARBC555電源臨界觸發放電重置控制輸出接地