H21 理論 問13(半導体)




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H21 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。


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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、

\(V_{DS}\)=12-1.2×6.0=4.8 [V] になります。

答え(1)、5)の \(I_D\) = 5.0 及び 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)