電験三種　H21年　理論　問13　問題と解説

問１３

問 13

図１にソース設置のFET増幅器の静特性に注目した回路を示す。
この回路のFETのドレーン-ソース間電圧　\(V_{DS}\)　とドレーン電流　\(I_D\)　の特性は、図２に示す。

図１の回路において、ゲート-ソース間電圧　\(V_{GS}=-0.1\)　[V]　のとき、ドレーン-ソース間電圧　\(V_{DS}\)　[V]、ドレーン電流　\(I_D\)　[mA]　の値として、最も近いものを組み合わせたのは次のうちどれか。

ただし、直流電源電圧　\(E_2=12\)　[V]、負荷抵抗　\(R=1.2\)　[kΩ]　とする。

問題文から　\(V_{GS}=-0.1\)　[V]　の曲線の場合の動作点は、\(I_D≒6\)　[mA]　付近と思われる。

これを前提に　\(V_{DS}\)　を計算すると、
\(V_{DS}=12-(R×I_D)=12-(1.2×6.0)=4.8\)　[V]　になります。

答え（１）の　\(I_D=5.0\) [mA]　及び答え（５）の　\(I_D=8.4\)　[mA]　の場合、明らかに
\(V_{GS}=-0.1\)　[V]　の曲線に交わらないので、動作点にはならないことがわかる。

答え（２）の　\(I_D=5.8\) の場合、\(V_{DS}= 12-1.2×5.8=5.04\)　[V]　となり、答えにある　3　[V]　とは一致しない。

答え（3）の　\(I_D=6.5\)　の場合、\(V_{DS}=12-1.2×6.5 = 4.20\)　[V]　となり、答えにある　4.2　[V]　と一致するが、\(V_{GS}=-0.1\)　[V]　の曲線とは交わらないので、動作点にはならない。

以上のことから、動作点と見なせるのは（4）の
\(V_{DS}=4.8\)　[V]

\(I_D=6.0\)　[mA]　となります。

正解は（４）になります。