113年 - 113 全國高級中等學校學生技藝競賽考試_工業類:數位電子#138120

1. 已知在室溫下，一氮化鎵(GaN)的能隙為 3.4eV，則其價電子需要多少焦耳的能量才能脫離價帶進入傳導帶？ (A) 1.6 ×10 ^–19 焦耳 (B) 3.4 ×10 ^–19 焦耳 (C) 5.4 ×10 ^–19 焦耳 (D) 6.8 ×10 ^–19 焦耳

2. 在 PN 二極體空乏區(Depletion Region)內，因正負離子的存在將產生一空乏電容， 假設此二極體的截面積增加為原來的 4 倍，則空乏電容會變為原來的多少倍？ (A) 1/4 倍 (B) 4 倍 (C) 1/16 倍 (D) 16 倍

3. 如圖(一)所示之稽納(Zener)二極體電路，假設V_Z = 4 V，膝點電流I_Z= 0.1 mA，V_S= 10 V，且V₁ = 2 V。若R = 1 kΩ 且 R_L = 8 kΩ，則在電阻?L上的消耗功率為何？

(A) 1.5 mW (B) 2 mW (C) 3.6 mW (D) 4.5 mW

4. 如圖(二)所示之二極體電路，假設V₁ = 2 V，二極體順向導通電壓為 0.7 V，R_L = 1 kΩ 且v_i = 10sinωt V，則流經電阻R_L之最大電流的絕對值為何？

(A) 0 mA (B) 7.3 mA (C) 9.3 mA (D) 11.3 mA 

5. 已知一整流濾波電路，其輸出電壓的平均值V_o(dc) = 12 V且其漣波因數為 2%，則其漣波電壓的有效值Vr(rm?)約為何？ (A) 0.24 V (B) 0.48 V (C) 0.96 V (D) 1.7 V

6. 如圖(三)所示之 PNP 雙極性電晶體(BJT)電路，假設β = 100，V_EB = 0.7 V，則輸出電壓V_O約為何？

(A) −1 V (B) −2.2 V (C) −2.4 V (D) −3 V

7. 如圖 ( 四 ) 所示之 NPN 雙極性電晶體閃爍電路， 假設其 β = 100 ， V_BE =0.7 V，飽和電壓V_CE(sat) = 0.2 V，且發光二極體 LED 導通時兩端的壓降為1.5 V，則 流經 LED 之最大電流值為何？

(A) 33 mA (B) 43 mA (C) 86 mA (D) 430 mA

8. 如圖(五)所示，假設電晶體工作在主動放大區，求此電路之I_C/I_B比值約為何？

(A) 99 (B) 109 (C) 131 (D) 153

9. 如圖(六)所示之電晶體放大器，假設R_B = 200 kΩ，R_E= 1 kΩ，β = 99，且小信號 電阻r_π = 1 kΩ，求此放大器之輸出阻抗R_O為何？

(A) 9.9  (B) 500  (C) 1 k (D) 200 k 

10. 如圖(七)所示之電晶體放大器交流等效電路，假設R_S = 1 kΩ，R_B = 10 kΩ，R_C =2 kΩ，r_π = 2 kΩ，g_m = 10 mA/V 且r_O = 20 kΩ。求電壓增益v_O/v_S為何？

(A) −9.2 V/V (B) −11.4 V/V (C) −15.6 V/V (D) −28.3 V/V

11. 已知一串級放大器之總功率增益A_PT = 30 dB，輸入阻抗R_i = 2 kΩ，輸出阻抗R_O =80 kΩ，則此放大器之總電流增益A_iT為何？ (A) 5 A/A (B) 25 A/A (C) 30 A/A (D) 40 A/A

12. 一個兩級的串級放大器，假設第一級為共射極(CE)放大器且第二級為共基極(CB)放 大器，則此串級放大器呈現的特性為何？ (A) 高電流增益且高輸出阻抗 (B) 低電壓增益且低輸出阻抗 (C) 低電流增益且低輸出阻抗 (D) 高電壓增益且高輸出阻抗

13. 已知一 N 通道增強型 MOSFET 工作在夾止飽和區，當V_GS = 2 V時，I_D = 9 mA，而 當V_GS = 2.5 V時，I_D= 16 mA。求此 MOSFET 之臨界電壓V_GS(t)為何？ (A) 0 V (B) 0.2 V (C) 0.5 V (D) 1 V

14. 如圖(八)所示為何種 MOSFET 之i_D− v_GS特性曲線？ 

(A) N 通道增強型 (B) N 通道空乏型 (C) P 通道增強型 (D) P 通道空乏型

15. 如圖(九)所示之放大器電路，假設 N 通道增強型 MOSFET 之臨界電壓V_GS(t) = 1 V， 參數k = 0.5 mA/V²，且厄力電壓(Early voltage)V_A = ∞，則電壓增益A_v約為何？ 

(A) 0.5 V/V (B) 0.67 V/V (C) 0.9 V/V (D) 20 V/V 

16. 如圖(十)所示之理想運算放大器(OPA)電路，求輸出電壓v_O為何？

(A) 2 V (B) 3 V (C) 4 V (D) 6 V

17. 如圖(十一)所示之理想運算放大器(OPA)電路，求此電路之直流增益為何？

(A) −100 V/V (B) −99 V/V (C) +100 V/V (D) +99 V/V

18. 如圖(十二)所示之理想運算放大器(OPA)電路，假設 OPA 之飽和輸出電壓為12 V， 則此電路之v_O由正飽和輸出變成負飽和輸出之轉態電壓為何？

(A) −4 V (B) −3 V (C) +3 V (D) +4 V

19. 如圖(十三)所示為一簡化的石英晶體電路模型，假設L = 16 × 10⁻⁶ H，C_S = C_P =2 × 10⁻¹² F，則此石英晶體電抗值最大的頻率為何？

(A) 1.77 × 10⁸ 弳/秒 (B) 2.5 × 10⁸ 弳/秒 (C) 1.77 × 10⁹ 弳/秒 (D) 2.5 × 10⁹ 弳/秒

20. 假設一放大器之中頻增益為 40 dB，且在某個頻率開始增益下降，每增加 10 倍的頻 率增益下降 20 dB，試問此放大器在截止頻率(cutoff frequency)之增益約為何？ (A) 0 dB (B) 3 dB (C) 20 dB (D) 37 dB

21. 一個 0.2 安培的電流源供電給一個燈泡，經過兩分鐘後，消耗 480 焦耳的能量，求此燈泡的電阻值為何？ (A) 10 Ω (B) 25 Ω (C) 50 Ω (D) 100 Ω

22. 一個線圈在室溫 25C 未通電時電阻為 1 Ω，其電阻係數為 0.03，通電之後溫度上升 至 50°C，則可估算線圈的電阻變為多少歐姆？ (A) 1.15 Ω (B) 1.55 Ω(C) 1.75Ω (D) 1.95 Ω

23. 一個額定 24V、60AH(安培小時)的蓄電池，充滿電後，蓄電池儲存的能量約為多少焦耳？ (A) 5.18×10⁶ 焦耳 (B) 7.62×10⁶ 焦耳 (C) 6.63×10⁶ 焦耳 (D) 8.24×10⁶ 焦耳

24. 如圖(十四)所示之電路，已知 I_in = 3A，求 I₁ + I₂ 等於多少安培？

(A) 1 A (B) 2 A (C) 3 A (D) 4 A

25. 如圖(十五)所示之電路具有一電源 E，已知其使 R₃ 產生 V₁ = 30V，求 I₁ 為多少安培？

(A) 2 A (B) 3 A (C) 4 A (D) 5 A

26. 如圖(十六)所示之電路，當電阻 R_x 為多少歐姆時，R_L 可以獲得最大功率？

(A) 3 Ω (B) 4 Ω (C) 5 Ω (D) 6 Ω

27. 如圖(十七)所示之電路，求 I₁ 的電流大小為多少安培？

(A) 1 A (B) 1.2 A (C) 1.4 A (D) 1.6 A 

28. 一個平行板之電容器的兩端電位差為 2.4V，其電場強度為 180 伏特/公尺，求兩極 板間之距離為多少公尺(m)？ (A) 0.037 m (B) 0.023 m (C) 0.013 m (D) 0.002 m

29. 如圖(十八)所示之電路，求 C₂ 兩端電壓為多少伏特(V)？

(A) 18.4 V (B) 21.4 V (C) 23 V (D) 23.5 V

30. 一個 0.6 公尺的導線，通過 10 安培的電流，放置於 0.8 韋伯/平方公尺均勻磁場中， 當導體與磁場相交為 30°時，求此導體之受力為多少牛頓(N)？ (A) 2.4 N (B) 2.8 N (C) 3.2 N (D) 4.5 N

31. 如圖(十九)所示之電路，當開關 S1 閉合之後且達到穩態時，電流 i_L 為多少安培( A )？

(A) 3.4 A (B) 4.9 A (C) 5.8 A (D) 6.7 A

32. 一個交流電壓為 v(t)=50sin(314t-30°)，試求此電壓最大值 V_max 及當 t=0.005 秒時之瞬間電壓值為何？ (A) V_max=70.7V、v(0.005)=33.3V (B) V_max=70.7V、v(0.005)=35.3V (C) V_max=50V、v(0.005)=43.3V (D) V_max=50V、v(0.005)=45.3V

33. 如圖(二十)電路所示，求總阻抗 Z_T 為多少歐姆(Ω)？

(A) 5∠36.9° (B) 5∠45° (C) 5∠53.1° (D) 5∠60°

34. 如圖(二十一)電路所示，電源電壓 AC=100∠0°伏特，試求電流 I1 為多少安培( A )？

(A) 5+j30 (B) 5+j10 (C) 5+j5 (D) 10+j5

35. 一個交流負載的功率因數為 0.4，消耗平均功率為 600 瓦(W)，求此負載之視在功 率為多少伏安(VA)？ (A) 240 VA (B) 480 VA (C) 1000 VA (D) 1500 VA

36. 一個串聯 RLC 電路，諧振頻率為 24000 Hz，若 R 為 20 Ω，在諧振時 X_L 為 100 Ω， 試求此電路之頻帶寬度為多少？ (A) 1200 Hz (B) 2400 Hz (C) 4800 Hz (D) 9600 Hz

37. 一個並聯 RLC 電路，其諧振頻率為 20 MHz，若希望可以有 200 kHz 的頻寬，則 此電路的品質因素為何？ (A) 50 (B) 100 (C) 150 (D) 200

38. 如圖(二十二)所示之電路，下列選項何者正確？

(A) I = 4A、I_L = ‒ j2A (B) I = 6A、I_L = j2A (C) I = 4A、I_C = ‒ j4A (D) I = 6A、I_C = j4A

39. 一個三相型連接平衡負載，連接於三相平衡電源，電源線電壓有效值(V_rms)為 110V， 每相負載阻抗為 10∠60°Ω，求全部負載消耗的總有效功率為何？ (A) 605 W (B) 1210 W (C) 1650 W (D) 1815 W

40. 一個三相 Y 連接，其線電壓為 220V，每一相負載阻抗為 6+j8 Ω，求相電流為何？ (A) 8.6 A (B) 10.6 A (C) 12.7 A (D) 25 A

41. 將(12.25)₁₀ 轉換為二進制之值為何？ (A) 0011.01 (B) 0011.10 (C) 1100.01 (D) 1100.10

42. 以 8 位元表示(-23)₁₀ 之二補數為何？ (A) 11110000 (B) 00001111 (C) 11101001 (D) 00001110

43. 如圖(二十三)所示之邏輯電路具有輸入 X、Y 與輸出 C、S，則該電路可作為何用？

(A) 半減法器 (B) 半加法器 (C) 全減法器 (D) 全加法器 

44. 試化簡 F (A ,B , C) = +BC 為最簡式： (A) (B) A (C) B (D) C

45. 考慮一正緣觸發 D 型正反器如圖(二十四)，開始時 Q 之輸出為 0，隨後五個時間 區間之 D 訊號如圖(二十五)，試分析在這五個時間區間內之輸出 Q 值依序為何？

(A) 10110 (B) 10101 (C) 01010 (D) 10100

46. 考慮一 4 對 2 線編碼器如圖(二十六)所示，其真值表列於表(一)。當 I₀ = 1 且其它 輸入皆為 0 時，輸出(X, Y)為(0, 0)。若欲進一步分析輸出 X 與 Y 的邏輯表示式，可 知其表示式不包含哪一條輸入線？

(A) I₀ (B) I₁ (C) I₂ (D) I₃

47. 在共陽極的七段顯示器中，共陽極接高電位，而 a、b、d、e、g 接低電位，則將顯 示下列何者之一？ (A) H (B) 5 (C) 2 (D) E。

48. 欲利用如圖(二十七)所示之 JK 型正反器來設計一個除 6 之同步計數器，則最少需要使用多少個 JK 正反器？

(A) 2 個 (B) 3 個 (C) 4 個 (D) 5 個。

49. 若將圖(二十七)所示之 JK 型正反器之 J 與 K 相接，即可形成何種正反器？

(A) SR 型正反器 (B) D 型正反器 (C) T 型正反器 (D) 以上皆非。

50. 利用兩個 XNOR 閘設計一 2 位元的 A、B 系統比較器如圖(二十八)所示，其中 A 系統之低、高位元分別為 A₀ 與 A₁，B 系統之低、高位元分別為 B₀ 與 B₁。若欲使 相對應的位元都是相等時輸出 EQV 為 1，否則為 0，則虛線部分應使用何種邏輯閘？

(A) 或閘 (B) 及閘 (C) 反或閘 (D) 反及閘