電験三種 令和5年度(2023) 下期 理論 問18(a) 過去問解説
（選択問題：問17または問18のどちらか1問を解く）
図1は，飽和領域で動作する接合形FETを用いた増幅回路を示し，図中の $v_{\mathrm{i}}$ 並びに $v_{\mathrm{o}}$ はそれぞれ，入力と出力の小信号交流電圧[V]を表す。また，図2は，その増幅回路で使用するFETのゲート−ソース間電圧 $V_{\mathrm{gs}}$[V]に対するドレーン電流 $I_{\mathrm{d}}$[mA]の特性を示している。抵抗 $R_{\mathrm{G}} = 1\,\mathrm{M\Omega}$，$R_{\mathrm{D}} = 5\,\mathrm{k\Omega}$，$R_{\mathrm{L}} = 2.5\,\mathrm{k\Omega}$，直流電源電圧 $V_{\mathrm{DD}} = 20\,\mathrm{V}$ とするとき，次の(a)及び(b)の問に答えよ。
(a) FETの動作点が図2の点Pとなる抵抗 $R_{\mathrm{S}}$ の値[kΩ]として，最も近いものを次の(1)〜(5)のうちから一つ選べ。
- (1) 0.1
- (2) 0.3
- (3) 0.5
- (4) 1
- (5) 3
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正解は(4)
使う公式
自己バイアス $V_{\mathrm{gs}} = -I_{\mathrm{d}} R_{\mathrm{S}}$（$V_{\mathrm{gs}}$：ゲートから見たソースの電圧[V]、$I_{\mathrm{d}}$：ドレーン電流[A]、$R_{\mathrm{S}}$：ソースの抵抗[Ω]）
解説
【考え方】ゲートは $R_{\mathrm{G}}$ で 0 V につながれています。ソースは $R_{\mathrm{S}}$ の電圧の分だけ高くなるので、ゲートはソースより低くなります。
■1 直流で見た回路
コンデンサは直流を通さないので、ここでは省いています。
■2 点Pの値を入れる
点Pは $V_{\mathrm{gs}} = -1.8\,\mathrm{V}$、$I_{\mathrm{d}} = 1.8\,\mathrm{mA}$ です。
ゲートは 0 V なので、ソースはゲートより 1.8 V 高い所にあります。
つまり $R_{\mathrm{S}}$ の電圧は $I_{\mathrm{d}} R_{\mathrm{S}} = 1.8\,\mathrm{V}$ です。
1.8 mA を A に直します。1.8 mA＝$1.8 \times 10^{-3}$ A
$R_{\mathrm{S}} = \dfrac{1.8}{1.8 \times 10^{-3}} = 1000\,\Omega$
$1000\,\Omega = 1\,\mathrm{k\Omega}$
答えは(4)ピヨ。
コンデンサは直流を通さないので、ここでは省いています。
■2 点Pの値を入れる
点Pは $V_{\mathrm{gs}} = -1.8\,\mathrm{V}$、$I_{\mathrm{d}} = 1.8\,\mathrm{mA}$ です。
ゲートは 0 V なので、ソースはゲートより 1.8 V 高い所にあります。
つまり $R_{\mathrm{S}}$ の電圧は $I_{\mathrm{d}} R_{\mathrm{S}} = 1.8\,\mathrm{V}$ です。
1.8 mA を A に直します。1.8 mA＝$1.8 \times 10^{-3}$ A
$R_{\mathrm{S}} = \dfrac{1.8}{1.8 \times 10^{-3}} = 1000\,\Omega$
$1000\,\Omega = 1\,\mathrm{k\Omega}$
答えは(4)ピヨ。
出典：令和5年度（2023） 下期 第三種電気主任技術者試験（電気技術者試験センター）理論 問18(a)