H21年 理論 問13(半導体)




H21年 理論 問13(半導体)

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。


解 答

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。

以上で「H21年 理論 問13(半導体)」の説明を終わります。