電子學實習I第2章實習手冊(學生用本)

1. 4 第 2 章 二極體之特性及應用電路實驗
第 2 章 二極體之特性及應用電路實驗
第 1 部分 相關知識
一、上課筆記
二、重點整理
1. 將 P 型半導體與 N 型半導體結合在一起，即成為 PN 接面二極體（P-N
Junction Diode），簡稱 二極體 。
2. 二極體是一個具有兩個端子的元件，其中連接 P 型半導體的端子稱為
陽極 （Anode；簡稱 A），連接 N 型半導體的端子稱為 陰極 1
（Cathode；簡稱 K）。
3. 二極體未加偏壓時，由於 N 型中自由電子的濃度比 P 型的濃度高出許多，
所以 N 型中的自由電子會往 P 型擴散，所以 P 型半導體在接面附近的受體
雜質（三價元素）因為接收電子而成為 負離子 ；反之，N 型半導體在
接面附近的施體雜質（五價元素）因為失去電子而成為 正離子 。
4. 二極體未加偏壓時，在接面附近由正負離子所形成的區域稱為 空乏區 。
5. 在室溫下，矽的障壁電壓約為 0.6V～0.8V ，鍺的障壁電壓約為
0.2V～0.3V 。
6. 當二極體施加順向偏壓時，空乏區的寬度變 窄 ，多數載子能越過 PN
接面產生大量的順向電流，此時二極體導通猶如短路一般。
7. 當溫度上升時，障壁電壓會下降，溫度每上升 1℃，矽的障壁電壓會下降
2.5mV ，鍺的障壁電壓會下降 1mV 。

2. 第 2 章 二極體之特性及應用電路實驗 5
8. 當二極體施加逆向偏壓時，空乏區的寬度變 寬 ，多數載子無法越過 PN
接面產生大量的電流，此時二極體截止猶如斷路一般。
9. 逆向飽和電流或漏電流，一般以 sI 或 oI 表示，溫度每上升 10 ℃，逆向
飽和電流就會增加一倍。
10 當逆向偏壓不斷地增加直到二極體會產生崩潰而燒毀，此時的逆向電壓稱
之為 逆向峰值電壓 (PIV)或崩潰電壓( BRV )。
11. 整流 二極體使用在電源電路中，將交流電壓轉換為脈動直流的重要角
色。
12. 發光 二極體是以 GaP（磷化鎵）、GaAsP（磷化砷鎵）或 AlGaAs（砷
化鋁鎵）等半導體材料所製成的二極體。
13. 稽納 二極體是一種雜質摻雜濃度比較高的 PN 接面二極體，其濃度比
本質：雜質約為 105
：1，常使用在穩壓電路中。
14. 一般直流電源電路是由 電源變壓器 、 整流電路 與 濾波電路 所
組成。
15. 電源變壓器 可將較高的交流電壓轉換為較低的交流電壓。
16. 整流電路 可將較低的交流電壓轉變為單向的脈動直流。
17. 濾波電路 可將單向的脈動直流轉變為較平穩的直流電壓。
18. 倍壓電路 又稱為電壓倍增器（Voltage Doubler），其電路兼具整流、濾
波及倍壓的功能，並利用電容器儲存電荷的能力，將輸出電壓提昇至輸入
交流峰值電壓的二倍、三倍甚至更高的倍數。
19. 若稽納二極體逆向偏壓低於崩潰電壓 ZV 時，僅通過微小的漏電流，此時稽
納二極體截止猶如 斷路 一般。
20. 若稽納二極體逆向偏壓高於崩潰電壓 ZV 時，便發生崩潰現象，此時稽納二
極體兩端的電壓幾乎維持在定值，這種 電壓調整 （Voltage Regulation）
的特性就是稽納二極體的穩壓功能。
21. 稽納二極體必須工作在 逆向偏壓 ，而且其逆向偏壓必須 大於 稽納
電壓 ZV ，其逆向電流必須 大於 最小值 ZKI 。
22. 當稽納二極體逆向電流大於所能承受的最大電流 ZMI 時，稽納二極體將會
燒毀 。

3. 6 第 2 章 二極體之特性及應用電路實驗
第 2 部分 實習技能
實習項目 1 以三用電表測量二極體的好壞與材質
步驟 1：準備一個編號為 1N4001 的整流二極體，並將三用電表撥至 R 1k 
檔，先做好零調整與零歐姆調整。
步驟 2：依照圖 2-36(a)的順向偏壓方式連接，將三用電表的黑色測試棒接至
二極體的 P 極接腳，紅色測試棒接至二極體的 N 極接腳，此時檢視
三用電表的指針是否偏轉？ 是 （是或否）。
步驟 3：依照圖 2-36(b)的逆向偏壓方式連接，將三用電表的黑色測試棒接至
二極體的 N 極接腳，紅色測試棒接至二極體的 P 極接腳，此時檢視
三用電表的指針是否偏轉？ 否 （是或否）。
(a)順向偏壓 (b)逆向偏壓
圖 2-36 二極體量測圖
步驟 4：根據表 2-4 所示，判斷二極體符合哪一種狀況，即可判斷出二極體
是屬於 良好 （良好、短路或開路）。
＊表 2-4 二極體好壞的判別
狀況 順向偏壓 逆向偏壓 判斷結果
1 指針偏轉（導通） 指針未偏轉（截止） 良好
2 指針偏轉（導通） 指針偏轉（導通） 短路（損壞）
3 指針未偏轉（截止） 指針未偏轉（截止） 開路（損壞）
步驟 5：先確定二極體為良好，再依照圖 2-36(a)的順向偏壓方式連接，將三
用電表的黑色測試棒接至二極體的 P 極接腳，紅色測試棒接至二極
體的 N 極接腳，觀察三用電表指針在 LV 刻度中指示的數值並填入
表 2-5 中，並判斷二極體屬於哪一種材料。
＊表 2-5 二極體材質的判別
元件編號 LV 刻度電壓值 材質 備註
1N4001 0.6V Si
矽質：0.6V～0.7V
鍺質：0.2V～0.3V

4. 第 2 章 二極體之特性及應用電路實驗 7
實習項目 2 測量二極體的 V-I 特性曲線
步驟 1：準備一個編號為 1N4001 且良好的矽整流二極體，若無法確定其材
質或好壞，請參考實習項目 1 的步驟。
步驟 2：請準備一個電流表（可使用三用電表）及一個電壓表（可使用三用
電表或示波器），並依照圖 2-37 所示將電路連接好。
圖 2-37 測量二極體順向偏壓的 V-I 特性曲線
步驟 3：圖 2-37 所示是二極體順向偏壓電路，此電流表所指示的電流大小表
示二極體的順向電流 FI ，而電壓表所指示的電壓大小表示二極體的
順向電壓 FV 。此時調整可變電阻 1VR 的大小，來改變順向電流 FI ，
並於表 2-6 中記錄不同 FI 所對應的 FV 值。
＊表 2-6 二極體順向電壓與電流量測
FI (mA) 0.1 0.2 0.4 0.6 0.8 1 2 3 4 5 6
FV (V) 0V 0V 0V 0.64V 0.65V 0.66V 0.67V 0.68V 0.7V 0.7V 0.7V
步驟 4：此時將二極體反向，並依照圖 2-38 所示將電路連接好。
圖 2-38 測量二極體逆向偏壓的 V-I 特性曲線
步驟 5：圖 2-38 所示是二極體逆向偏壓電路，此電流表所指示的電流大小表
示二極體的逆向電流 RI ，而電壓表所指示的電壓大小表示二極體的
逆向電壓 RV 。此時調整可變電阻 1VR 的大小，來改變逆向電壓 RV ，
並於表 2-7 中記錄不同 RV 所對應的 RI 值。
＊表 2-7 二極體逆向電壓與電流量測
RV (V) 1 2 3 4 5 6 7
RI (μA ) 0A 0A 0A 0A 0A 0A 0A

5. 8 第 2 章 二極體之特性及應用電路實驗
步驟 6：請根據表 2-6 與表 2-7 中所測得的數據，將二極體的 V-I 特性曲線繪
於圖 2-39 中。
圖 2-39 二極體的 V-I 特性曲線
步驟 7：由圖 2-39 的二極體 V-I 特性曲線中，我們了解二極體在順向偏壓下，
當 FV 大於 0.7 V 後，二極體導通猶如短路，並產生相當大的順向
電流。在逆向偏壓下，二極體截止猶如斷路，並不會產生大的電流。
實習項目 3 半波整流電路
步驟 1：首先判斷變壓器是否良好，將三用電表置於歐姆檔 R 1k 的位置。
步驟 2：將三用電表的紅棒（或黑棒）置於初級圈任何一端點上，黑棒（或
紅棒）置於次級圈任何一端點上，如圖 2-40 所示，三用電表的指針
不會 （會或不會）偏轉，若指針不會偏轉，表示此變壓器是
良好 （良好或損壞）的。若發生偏轉，則初級圈和次級圈間形
成短路，表示此變壓器是 損壞 （良好或損壞）的。
圖 2-40 測量初級圈和次級圈間是否短路

6. 第 2 章 二極體之特性及應用電路實驗 9
步驟 3：將三用電表的紅棒及黑棒置於初級圈任何兩端點，如圖 2-41 所示，
三用電表的指針應 會 （會或不會）偏轉，若指針會偏轉，表示
此變壓器是 良好 （良好或損壞）的。若指針不會偏轉，則初級
圈形成斷路，表示此變壓器是 損壞 （良好或損壞）的。
圖 2-41 測量初級圈是否斷路
步驟 4：將三用電表的紅棒及黑棒置於次級圈任何兩端點，如圖 2-42 所示，
三用電表的指針應 會 （會或不會）偏轉，若指針會偏轉，表示
此變壓器是 良好 （良好或損壞）的。若指針不會偏轉，則次級
圈形成斷路，表示此變壓器是 損壞 （良好或損壞）的。
圖 2-42 測量次級圈是否斷路

7. 10 第 2 章 二極體之特性及應用電路實驗
步驟 5：依據圖 2-43 所示，將半波整流電路接妥。
圖 2-43 半波整流電路
步驟 6：如圖 2-44 所示，利用示波器雙軌跡的 CH1 測量次級圈 iV 的波形，
CH2 測量 oV 的波形，將示波器的輸入選擇開關(AC-GND-DC)置於
DC，並記錄 iV 與 oV 的波形於表 2-8 中。
圖 2-44 半波整流電路測量圖
＊表 2-8 半波整流電路 iV 與 oV 的波形
iV
VOLTS/DIV 5V
P PV － 17V
TIME/DIV 5ms
T 16.67ms
f 60Hz

8. 第 2 章 二極體之特性及應用電路實驗 11
oV
VOLTS/DIV 5V
P PV － 7.77V
TIME/DIV 5ms
T 16.67ms
f 60Hz
步驟 7：依據表 2-8 所測量的波形，判斷輸出波形 oV 的頻率是否與輸入波形
iV 的頻率相同？ 是 （是或否）。
步驟 8：將三用電表置於 ACV 檔，測量次級圈 iV 的有效值電壓，並記錄於
表 2-9 中。再將三用電表置於 DCV 檔，測量負載電阻 LR 兩端的輸
出直流電壓 dcV ，並記錄於表 2-9 中。請根據測量所得到的數值，判
斷是否與理論值接近？ 是 （是或否）。
＊表 2-9 半波整流電路 i(rms)V 、 mV 與 dcV 的電壓
項目
次級圈有效
值電壓 i(rms)V
次級圈峰值電壓 mV 輸出直流電壓 dcV
理論值 6V mV ＝ i(rms)2 V ＝ 8.49 V dcV ＝0.318 mV ＝ 2.67 V
測量值 6V 8.49 2.36V
實習項目 4 半波整流濾波電路
步驟 1：依據圖 2-45 所示，將電路接妥，並於電阻器 LR 兩端並聯一個電容
器 C＝47μF/25V。
圖 2-45 半波整流濾波電路

9. 12 第 2 章 二極體之特性及應用電路實驗
步驟 2：如圖 2-46 所示，利用示波器雙軌跡的 CH1 測量次級圈 iV 的波形，
CH2 測量 oV 的波形，將示波器的輸入選擇開關(AC-GND-DC)置於
DC，並記錄 iV 與 oV 的波形於表 2-10 中。
圖 2-46 半波整流濾波電路量測圖
＊表 2-10 半波整流濾波電路 iV 與 oV 的波形(C＝47μF)
iV
VOLTS/DIV 5V
P PV － 17V
TIME/DIV 5ms
T 16.67ms
f 60Hz
oV
VOLTS/DIV 5V
P PV － 2V
TIME/DIV 5ms
T 16.67ms
f 60Hz

10. 第 2 章 二極體之特性及應用電路實驗 13
步驟 3：將三用電表置於 DCV 檔，測量負載電阻 LR 兩端的輸出直流電壓
dcV ，記錄於表 2-11 中。再將示波器的輸入選擇開關(AC-GND-DC)
置於 AC，測量輸出漣波 rV 的波形與振幅，記錄於表 2-11 中，並計
算漣波百分比 r%。
＊表 2-11 半波整流濾波電路之漣波百分比(C＝47μF)
C C＝47μ F
dcV dcV ＝ 6.73 V
rV
VOLTS/DIV 1V
r(P P)V － ＝ 2 V
r(P P)
r(rms)
V
V
2 3
－
＝
＝ 0.58 V
P PV － 2V
TIME/DIV 5ms
T 16.67ms
f 60Hz
r% r%＝
r(rms)
dc
V
100%
V
 ＝ 8.62%
步驟 4：將電容器 C 改為 470μ F/25V，利用示波器雙軌跡的 CH1 測量次級圈
iV 的波形， CH2 測量 oV 的波形，將示波器的輸入選擇開關
(AC-GND-DC)置於 DC，並記錄 iV 與 oV 的波形於表 2-12 中。
＊表 2-12 半波整流濾波電路 iV 與 oV 的波形(C＝470μF)
iV
VOLTS/DIV 5V
P PV － 17V
TIME/DIV 5ms
T 16.67ms
f 60Hz

11. 14 第 2 章 二極體之特性及應用電路實驗
oV
VOLTS/DIV 5V
P PV － 0.25V
TIME/DIV 5ms
T 16.67ms
f 60Hz
步驟 5：再將三用電表置於 DCV 檔，測量負載電阻 LR 兩端的輸出直流電壓
dcV ，記錄於表 2-13 中。示波器輸入選擇開關置於 AC，測量輸出漣
波 rV 的波形與振幅，記錄於表 2-13 中，並計算漣波百分比 r%。
＊表 2-13 半波整流濾波電路之漣波百分比(C＝470μF)
C C＝470μF
dcV dcV ＝ 7.6 V
rV
VOLTS/DIV 100mV
r(P P)V － ＝ 0.25 V
r(P P)
r(rms)
V
V
2 3
－
＝
＝ 0.072 V
P PV － 0.25V
TIME/DIV 5ms
T 16.67ms
f 60Hz
r% r%＝
r(rms)
dc
V
100%
V
 ＝ 0.95%
步驟 6：根據表 2-11 與 2-13 中的數據，我們知道當濾波電容量 C 愈大時，
其漣波百分比愈 小 （大或小）。反之，當濾波電容量 C 愈小時，
其漣波百分比愈 大 （大或小）。

12. 第 2 章 二極體之特性及應用電路實驗 15
實習項目 5 中心抽頭式全波整流電路
步驟 1：依據圖 2-47 所示，將電路接妥。
圖 2-47 中心抽頭式全波整流電路
步驟 2：如圖 2-48 所示，利用示波器雙軌跡的 CH1 測量次級圈上端 1V （或下
端 2V ）的波形，CH2 測量 oV 的波形，將示波器的輸入選擇開關
(AC-GND-DC)置於 DC，並記錄 1V（或 2V ）與 oV 的波形於表 2-14 中。
圖 2-48 中心抽頭式全波整流電路測量圖
＊表 2-14 中心抽頭式全波整流電路 1V （或 2V ）與 oV 的波形
1V
或
2V
VOLTS/DIV 5V
P PV － 17V
TIME/DIV 5ms
T 16.67ms
f 60Hz

13. 16 第 2 章 二極體之特性及應用電路實驗
oV
VOLTS/DIV 5V
P PV － 7.75V
TIME/DIV 5ms
T 8.33ms
f 120Hz
步驟 3：依據表 2-14 所測量的波形，判斷輸出波形 oV 的頻率是否為輸入波形
1V （或 2V ）的兩倍？ 是 （是或否）。
步驟 4：將三用電表置於 ACV 檔，測量次級圈上端 1V （或下端 2V ）的有效
值電壓，並記錄於表 2-15 中。再將三用電表置於 DCV 檔，測量負
載電阻 LR 兩端的輸出直流電壓 dcV ，並記錄於表 2-15 中。請根據測
量所得到的數值，判斷是否與理論值接近？ 是 （是或否）。
＊表 2-15 全波整流電路 1(rms)V （或 2(rms)V ）、 mV 與 dcV 的電壓
項目
次級圈有效值電壓
1(rms)V ＝ 2(rms)V
次級圈峰值電壓 mV 輸出直流電壓 dcV
理論值 6V mV ＝ 1(rms)2 V
＝ 8.49 V
dcV ＝0.636 mV
＝ 5.4 V
測量值 6V 8.49 4.7V
實習項目 6 中心抽頭式全波整流濾波電路
步驟 1：依據圖 2-49 所示，將電路接妥，並於電阻器 LR 1k＝ 兩端並聯一個
電容器 C＝47μF/25V。
圖 2-49 中心抽頭式全波整流濾波電路

14. 第 2 章 二極體之特性及應用電路實驗 17
步驟 2：如圖 2-50 所示，利用示波器雙軌跡的 CH1 測量次級圈上端 1V （或下
端 2V ）的波形，CH2 測量 oV 的波形，將示波器的輸入選擇開關
(AC-GND-DC)置於 DC，並記錄 1V（或 2V ）與 oV 的波形於表 2-16 中。
圖 2-50 中心抽頭式全波整流濾波電路量測圖
＊表 2-16 中心抽頭式全波整流濾波電路 1V （或 2V ）與 oV 的波形( LR 1k＝ )
1V
或
2V
VOLTS/DIV 5V
P PV － 17V
TIME/DIV 5ms
T 16.67ms
f 60Hz
oV
VOLTS/DIV 5V
P PV － 0.95V
TIME/DIV 5ms
T 8.33ms
f 120Hz

15. 18 第 2 章 二極體之特性及應用電路實驗
步驟 3：將三用電表置於 DCV 檔，測量負載電阻 LR 兩端的輸出直流電壓
dcV ，記錄於表 2-17 中。再將示波器的輸入選擇開關(AC-GND-DC)
置於 AC，測量輸出漣波 rV 的波形與振幅，記錄於表 2-17 中，並計
算漣波百分比 r%。
＊表 2-17 中心抽頭式全波整流濾波電路之漣波百分比( LR 1k＝ )
LR LR 1k＝
dcV dcV ＝ 7.27 V
rV
VOLTS/DIV 500mV
r(P P)V － ＝ 1 V
r(P P)
r(rms)
V
V
2 3
－
＝
＝ 0.289 V
P PV － 1V
TIME/DIV 5ms
T 8.33ms
f 120Hz
r% r%＝
r(rms)
dc
V
100%
V
 ＝ 3.97%
步驟 4：將電阻器 LR 改為10k，利用示波器雙軌跡的 CH1 測量次級圈上端
1V （或下端 2V ）的波形，CH2 測量 oV 的波形，將示波器的輸入選
擇開關(AC-GND-DC)置於 DC，並記錄 1V (或 2V )與 oV 的波形於表
2-18 中。
＊表 2-18 中心抽頭式全波整流濾波電路 1V (或 2V )與 oV 的波形( LR 10k＝ )
1V
或
2V
VOLTS/DIV 5V
P PV － 17V
TIME/DIV 5ms
T 16.67ms
f 60Hz

16. 第 2 章 二極體之特性及應用電路實驗 19
oV
VOLTS/DIV 5V
P PV － 0.12V
TIME/DIV 5ms
T 8.33ms
f 120Hz
步驟 5：再將三用電表置於 DCV 檔，測量負載電阻 LR 兩端的輸出直流電壓
dcV ，記錄於表 2-19 中。示波器輸入選擇開關置於 AC，測量輸出漣
波 rV 的波形與振幅，記錄於表 2-19 中，並計算漣波百分比 r%。
＊表 2-19 中心抽頭式全波整流濾波電路之漣波百分比( LR 10k＝ )
LR LR 10k＝
dcV dcV ＝ 7.73 V
rV
VOLTS/DIV 50mV
r(P P)V － ＝ 0.12
V
r(P P)
r(rms)
V
V
2 3
－
＝
＝ 34.6m V
P PV － 0.12V
TIME/DIV 5ms
T 8.33ms
f 120Hz
r% r%＝
r(rms)
dc
V
100%
V
 ＝ 0.44%
步驟 6：根據表 2-17 與 2-19 中的數據，我們知道當負載電阻 LR 愈大，其漣
波百分比愈 小 （大或小）。反之，當負載電阻 LR 愈小，其漣波
百分比愈 大 （大或小）。

17. 20 第 2 章 二極體之特性及應用電路實驗
實習項目 7 橋式全波整流電路
步驟 1：首先判斷橋式整流器是否良好，先將三用電表置於歐姆檔 R 1k 的
位置。
步驟 2：將三用電表的黑棒置於「－」符號端點，紅棒置於「～」符號的任
一端點，如圖 2-51(a)所示，三用電表的指針 會 （會或不會）偏
轉，若指針不會發生偏轉，則表示此橋式整流器是 損壞 （良好
或損壞）。
步驟 3：將三用電表的紅棒置於「＋」符號端點，黑棒置於「～」符號的任
一端點，如圖 2-51(b)所示，三用電表的指針 會 （會或不會）偏
轉，若指針不會發生偏轉，則表示此橋式整流器是 損壞 （良好
或損壞）。
(a)順向偏壓 (b)順向偏壓
圖 2-51 橋式整流器量測圖
步驟 4： 將三用電表的紅棒置於「－」符號端點，黑棒置於「～」符號的任
一端點，如圖 2-52(a)所示，三用電表的指針 不會 （會或不會）
偏轉，若指針發生偏轉，則表示此橋式整流器是 損壞 （良好或
損壞）。
步驟 5： 將三用電表的黑棒置於「＋」符號端點，紅棒置於「～」符號的任
一端點，如圖 2-52(b)所示，三用電表的指針 不會 （會或不會）
偏轉，若指針發生偏轉，則表示此橋式整流器是 損壞 （良好或
損壞）。

18. 第 2 章 二極體之特性及應用電路實驗 21
(a)逆向偏壓 (b)逆向偏壓
圖 2-52 橋式整流器量測圖
步驟 6：依據圖 2-53 所示，將橋式全波整流電路接妥。
圖 2-53 橋式全波整流電路
步驟 7：如圖 2-54 所示，先利用示波器單軌跡的 CH1 測量次級圈 iV 的波形
後，再測量 oV 的波形，將示波器的輸入選擇開關(AC-GND-DC)置於
DC，並記錄 iV 與 oV 的波形於表 2-20 中。
圖 2-54 橋式全波整流電路測量圖

19. 22 第 2 章 二極體之特性及應用電路實驗
＊表 2-20 橋式全波整流電路 iV 與 oV 的波形
iV
VOLTS/DIV 5V
P PV － 17V
TIME/DIV 5ms
T 16.67ms
f 60Hz
oV
VOLTS/DIV 5V
P PV － 7.75V
TIME/DIV 5ms
T 8.33ms
f 120Hz
步驟 8：依據表 2-20 所測量的波形，判斷輸出波形 oV 的頻率是否為輸入波形
iV 的兩倍？ 是 （是或否）。
步驟 9：將三用電表置於 ACV 檔，測量次級圈 iV 的有效值電壓，並記錄於
表 2-21 中。再將三用電表置於 DCV 檔，測量負載電阻 LR 兩端的輸
出直流電壓 dcV ，並記錄於表 2-21 中。請根據測量所得到的數值，
判斷是否與理論值接近？ 是 （是或否）。
＊表 2-21 橋式全波整流電路 i(rms)V 、 mV 與 dcV 的電壓
項目
次級圈有效值電壓
i(rms)V
次級圈峰值電壓 mV 輸出直流電壓 dcV
理論值 6V
mV ＝ i(rms)2 V
＝ 8.49 V
dcV ＝0.636 mV
＝ 5.4 V
測量值 6V 8.49V 4.7V

20. 第 2 章 二極體之特性及應用電路實驗 23
實習項目 8 橋式全波整流濾波電路
步驟 1：依據圖 2-55 所示，將電路接妥，並於電阻器 LR 1k＝ 兩端並聯一個
電容器 C＝47μ F/25V。
圖 2-55 橋式全波整流濾波電路
步驟 2：如圖 2-56 所示，先利用示波器單軌跡的 CH1 測量次級圈 iV 的波形
後，再測量 oV 的波形，將示波器的輸入選擇開關(AC-GND-DC)置於
DC，並記錄 iV 與 oV 的波形於表 2-22 中。
圖 2-56 橋式全波整流濾波電路量測圖

21. 24 第 2 章 二極體之特性及應用電路實驗
＊表 2-22 橋式全波整流濾波電路 iV 與 oV 的波形
iV
VOLTS/DIV 5V
P PV － 17V
TIME/DIV 5ms
T 16.67ms
f 60Hz
oV
VOLTS/DIV 5V
P PV － 0.95V
TIME/DIV 5ms
T 8.33ms
f 120Hz
步驟 3：將三用電表置於 DCV 檔，測量負載電阻 LR 兩端的輸出直流電壓
dcV ，記錄於表 2-23 中。再將示波器的輸入選擇開關(AC-GND-DC)
置於 AC，測量輸出漣波 rV 的波形與振幅，記錄於表 2-23 中，並計
算漣波百分比 r%。
＊表 2-23 橋式全波整流濾波電路之漣波百分比
LR LR 1k＝
dcV dcV ＝ 7.27 V
rV
VOLTS/DIV 500mV
r(P P)V － ＝ 1 V
r(P P)
r(rms)
V
V
2 3
－
＝
＝ 0.289 V
P PV － 1V
TIME/DIV 5ms
T 8.33ms
f 120Hz
r% r%＝
r(rms)
dc
V
100%
V
 ＝ 3.97%

22. 第 2 章 二極體之特性及應用電路實驗 25
實習項目 9 半波兩倍壓電路
步驟 1：依據圖 2-57 所示，將電路接妥。其中二極體 1D 、 2D 為 1N4001，電
容器 1C 、 2C 為 100μ F/25V。
圖 2-57 半波兩倍壓電路
步驟 2：如圖 2-58 所示，將三用電表置於 ACV 檔，測量次級圈 iV 的有效值電
壓 i(rms)V ＝ 6 V，則次級圈峰值電壓 mV ＝ i(rms)2 V ＝ 8.49 V。
圖 2-58 半波兩倍壓電路量測圖
步驟 3：如圖 2-58 所示，將三用電表置於 DCV 檔，測量電容器 1C 的電壓 C1V
及電容器 2C 的電壓 C2V ，並將測量所得到的數值，記錄於表 2-24 中。
請根據測量所得到的數值，判斷是否與理論值接近？ 是 （是或
否）。
＊表 2-24 半波兩倍壓電路 C1V 與 C2V 之電壓
項目 C1V C2V
理論值 C1V ＝ mV ＝ 8.49 V C2V ＝2 mV ＝ 16.98 V
測量值 8.5V 17V

23. 26 第 2 章 二極體之特性及應用電路實驗
實習項目 10 全波兩倍壓電路
步驟 1：依據圖 2-59 所示，將電路接妥。其中二極體 1D 、 2D 為 1N4001，電
容器 1C 、 2C 為 100μF/25V。
圖 2-59 全波兩倍壓電路
步驟 2：如圖 2-60 所示，將三用電表置於 ACV 檔，測量次級圈 iV 的有效值電
壓 i(rms)V ＝ 6 V，則次級圈峰值電壓 mV ＝ i(rms)2 V ＝ 8.49 V。
圖 2-60 全波兩倍壓電路量測圖

24. 第 2 章 二極體之特性及應用電路實驗 27
步驟 3：如圖 2-60 所示，將三用電表置於 DCV 檔，測量電容器 1C 的電壓 C1V 及
電容器 2C 的電壓 C2V ，並將測量所得到的數值，記錄於表 2-25 中。請
根據測量所得到的數值，判斷是否與理論值接近？ 是 （是或否）。
＊表 2-25 全波兩倍壓電路 C1V 與 C2V 之電壓
項目 C1V C2V oV
理論值 C1V ＝ mV ＝ 8.49 V C2V ＝ mV ＝ 8.49 V oV ＝ C1V ＋ C2V ＝ 16.98 V
測量值 8.5V 8.5V 17V
實習項目 11 稽納二極體穩壓特性
步驟 1：依據圖 2-61 所示，將電路接妥，其中 SR 1k＝ ， LR 2k＝ ，稽納二
極體 ZD 的 ZV ＝6.2V。
圖 2-61 稽納二極體穩壓電路
步驟 2：準備一個電流表（可使用三用電表）及一個電壓表（可使用三用電
表或示波器），並依照圖 2-62 所示將電路連接好。
圖 2-62 稽納二極體穩壓電路測量圖

25. 28 第 2 章 二極體之特性及應用電路實驗
步驟 3：調整電源供應器，使輸入電壓如表 2-26 中所指定的 iV 電壓，測量 LR
兩端的輸出電壓 LV 與流過稽納二極體的電流 ZI ，並記錄於表 2-26
中，且計算稽納二極體的消耗功率 zP 。
＊表 2-26 稽納二極體穩壓電路量測
iV (V) 2 4 6 8 10 12 14 16 18 20
LV (V) 1.33V 2.67V 4V 5.33V 5.93V 6V 6.04V 6.07V 6.09V 6.1V
ZI (mA) 15nA 15nA 15nA 396nA 1.1mA 3mA 4.9mA 6.9mA 8.9mA 10.8mA
ZP ＝ L ZV I 20nW 40nW 60nW 2.1uW 6.6mW 18mW 29.8mW 41.9mW 54mW 66.2mW
步驟 4：由表 2-26 之結果可知，當逆向偏壓高於崩潰電壓 ZV 時，稽納二極體產
生崩潰，兩端的電壓幾乎維持在 6 V，所以稽納電壓 ZV ＝ 6 V。
實習項目 12 稽納二極體雙截波電路
步驟 1：依據圖 2-63 所示，將電路接妥，其中 R 1k＝ ，稽納二極體 1ZD 的 Z1V
＝5.1V、 2ZD 的 Z2V ＝6.2V。
圖 2-63 稽納二極體雙截波電路
步驟 2：如圖 2-64 所示，將函數波信號產生器接至電路的輸入端 iV ，示波器
的 CH1 接至電路的輸入端 iV ，CH2 接至電路的輸出端 oV ，並將示
波器的 AC-GND-DC 開關置於 DC，同時 CH1 與 CH2 的 GND（接
地）準位調整為一致。

26. 第 2 章 二極體之特性及應用電路實驗 29
圖 2-64 稽納二極體雙截波電路測量圖
步驟 3：利用示波器雙軌跡的 CH1 測量輸入信號 iV，CH2 測量輸出信號 oV ，
並調整函數波信號產生器，使輸入信號 iV 為不含直流準位的 1kHz、
P P20V － 正弦波，並且將輸入信號 iV 與輸出信號 oV 的波形、振幅、週
期、頻率記錄於表 2-27 中。
＊表 2-27 稽納二極體雙截波電路的 iV 與 oV 波形
iV
VOLTS/DIV 5V
P PV － 20V
TIME/DIV 200
T 1ms
f 1kHz

27. 30 第 2 章 二極體之特性及應用電路實驗
oV
VOLTS/DIV 5V
P PV － 11V
TIME/DIV 200
T 1ms
f 1kHz
第 3 部分 探究問題
1. 請找一台個人電腦所使用的電源供應器，拆開後找一找有沒有電源變壓
器，若沒有，請說明為什麼個人電腦所使用的電源供應器沒有電源變壓器？
說明：
(1)個人電腦所使用的電源供應器沒有電源變壓器。
(2)個人電腦所使用的電源供應器是交換式電源供應器，不需要電源變壓
器，所以交換式電源供應器的體積小、重量輕而且效率高，雖然在電路
結構上比較複雜，同時，輸出漣波比較大、電磁干擾也比較大，但整體
而言，交換式電源供應器仍優於傳統線性式電源供應器，所以目前電源
供應器的市場仍然以切換式電源供應器為主流。
第 4 部分 實習心得