🎯 單元目標
完成本單元後，你將能夠：
• 理解為何一定要偏壓 • 認識偏壓與工作點的關係 • 了解溫度與 β 變動的影響 • 建立「穩定優先於增益」的工程直覺
🧭 一、先給核心觀念
沒有偏壓：👉 BJT 的狀態不可預測
有偏壓：
👉 工作點被固定
工程師設計偏壓的目的：
👉 讓工作點穩定在主動區（Active）
🧠 二、沒有偏壓會發生什麼事
偏壓沒做好的本質就是：
👉 IB 沒被控制
因此會一路連鎖：
IB 隨機 → IC 隨機 → VCE 隨機
結果：
👉 失真 👉 飄移 👉 不可用
🧠 三、理想工作點位置（Q-point 要站中間）
IC
│ ● Q
│
│
│
└──────────────── VCE
0.2V 中間 VCC
Q 點大約在：
👉 VCE 的中間附近（上下擺幅才有裕量）
🧠 四、為何工作點會漂移（工程上一定會遇到）
• β 每顆不同（同型號也差很多）
• 溫度改變（VBE 下降、電流漂） • 元件老化、批次差異
🧠 五、偏壓電路的任務（把不確定性關進籠子）
偏壓電路真正要做到：
👉 讓 IB 不再依賴 β
👉 讓 VCE 不再亂跑
一句話：
👉 讓 BJT「自己」把工作點拉回來（穩定機制）
🧾 六、一句話記住本單元
⚖️ 偏壓不是為了放大
👉 是為了穩定
🔬 電子學實驗題（26/120）
實驗名稱
偏壓對工作點穩定性的影響
🎯 實驗目的
比較「無偏壓 vs 有偏壓（分壓偏壓）」時：
👉 Q 點（VCE、IC）是否穩定 並觀察 β/溫度變動時，哪一種比較不會飄。
🧰 實驗器材
• NPN BJT（如 2N3904）
• 直流電源（VCC） • 電阻（RC、R1、R2、可加 RE 更穩） • 萬用電表（至少一支量 VCE；加一支量電流更完整） （加值）吹風機/手握加溫：做溫度漂移示範（很直觀）
🔧 實驗接線 ASCII 圖
A) 未偏壓（示範「Q 點亂跑」）
這個電路的問題是：B 端沒有被定義，IB 不是工程可控量。
+VCC
|
[RC]
|
C ----o 量 VCE
|
|\
| > BJT (Base 懸空/不穩定)
|/
|
E
|
GND
直覺：Base 漂浮
B (floating) → IB ? → IC ? → VCE ?
B) 有偏壓（分壓偏壓，示範「Q 點被固定」）
R1、R2 先把 B 端電壓「釘住」，讓工作點可預期。
+VCC
|
[RC]
|
C ----o Vout (≈ VCE)
|
|\
| > BJT
|/
|
E
|
GND
+VCC
|
[R1]
|
+----B (Base 被分壓固定)
|
[R2]
|
GND
ASCII 直覺：Base 被釘住
R1,R2 定 VB → VBE ≈ 0.7V → IE/IC 穩定 → VCE 穩定
C) （強烈建議加做）更工程版：分壓 + 發射極電阻 RE（最穩）
這是「穩定優先」的經典做法：RE 形成負回授，溫度/β 飄移會被拉回來。
+VCC
|
[RC]
|
C ----o VCE
|
|\
| > BJT
|/
|
E
[RE]
|
GND
+VCC
|
[R1]
|
+----B
|
[R2]
|
GND
ASCII 負回授直覺：
若 IC ↑ → IE ↑ → RE 壓降 ↑ → VE ↑ → VBE ↓ → IB ↓ → IC 被拉回
🔧 實驗步驟（工程版）
Part 1：無偏壓 vs 分壓偏壓（核心對比）
- 固定 VCC（例如 5V 或 12V）
- 接上「未偏壓」電路
- 量測並記錄：VCE（建議也記 IC）
- 換成「分壓偏壓」電路（R1、R2 接上 Base）
- 再量測並記錄：VCE（建議也記 IC）
- 比較兩者差異：哪一個 VCE 更接近中間且更穩定
Part 2（加值）：溫度漂移測試（最有感）
- 保持電路不變，用手握/吹風機輕微加熱 BJT
- 觀察 VCE 是否明顯飄移
- 若有做「加 RE 版本」，再比較一次漂移幅度
📊 預期觀察（你會看到的典型現象）
無偏壓
VCE 可能亂跳/不穩/每次接起來不一樣
因為 Base 沒定義 → IB 不可控
分壓偏壓（R1, R2）
VCE 會變得可預期、較穩定
因為 VB 被釘住 → IB/IC 不再完全隨機
分壓 + RE（最穩）
VCE 最穩
加熱時漂移最小
因為 RE 提供負回授
✅ 專業解析
解析一、未偏壓：Q 點亂跑（根因是 Base 沒被定義）
B 漂浮 → IB 不可控 → IC 不可控 → VCE 不可控
ASCII 現象：
同樣一顆 BJT、同樣 VCC、同樣 RC
每次接起來 VCE 可能都不一樣
=> 因為 IB 沒有被設計
解析二、有偏壓：Q 點被固定（先把 VB 釘住）
分壓偏壓的角色：
R1,R2 → 先決定 VB
VB - VBE → 決定 VE/IE
IE ≈ IC → 進而決定 VCE
ASCII 連鎖：
VB 穩 → VBE 約穩 → IC 較穩 → VCE 較穩
解析三、為何要再加 RE（工程上最重要的穩定武器）
RE 提供負回授，抑制溫度與 β 漂移：
若溫度↑ → VBE↓ → IC 想↑
IC↑ → IE↑ → RE壓降↑ → VE↑ → VBE被拉回 ↓ → IC回穩
回授箭頭：
IC ↑ → VE ↑ → VBE ↓ → IB ↓ → IC ↓
這就是：「穩定優先」的真正工程內涵。
解析四、工程意義：好放大器，先是好偏壓器
放大器若 Q 點不穩：
• 一下靠近截止 → 上緣削波 • 一下靠近飽和 → 下緣削波 • 溫度一變就漂 → 失真、不可交付
因此工程策略是：
👉 先把 Q 點固定在主動區中間，再談增益與頻寬。
🧠 工程結論
👉 好放大器，先是好偏壓器。
👉 偏壓的真正目的不是追求「大增益」，而是確保 β/溫度/批次變動下，工作點仍穩定站在主動區。
