電験三種 平成21年度(2009) 理論 問13 過去問解説
図1にソース接地の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。
- (1) $V_{DS}$：0.8，$I_D$：5.0
- (2) $V_{DS}$：3.0，$I_D$：5.8
- (3) $V_{DS}$：4.2，$I_D$：6.5
- (4) $V_{DS}$：4.8，$I_D$：6.0
- (5) $V_{DS}$：12，$I_D$：8.4
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正解は(4)
使う公式
負荷線の式 $V_{DS} = E_2 - RI_D$（V_DS：ドレーン-ソース間電圧[V]、E₂：電源電圧[V]、R：負荷抵抗[Ω]、I_D：ドレーン電流[A]）
解説
【考え方】電源の電圧は、負荷抵抗と FET（電流の量を変える部品）で分け合います。この関係の直線（負荷線）と、特性の線が交わる点が答えです。
■1 負荷線を引く
kΩ × mA ＝ V なので、$R = 1.2\,\mathrm{k\Omega}$ のまま、$I_D$ を mA で書くと $V_{DS} = 12 - 1.2I_D$ です。
$I_D = 0$ のとき $V_{DS} = 12\,\mathrm{V}$
$V_{DS} = 0$ のとき $I_D = \dfrac{12}{1.2} = 10\,\mathrm{mA}$
この2点を結んだ直線が負荷線です。
■2 交点を読む
$V_{GS} = -0.1\,\mathrm{V}$ の線は、$I_D$ がおよそ 6 mA です。
$V_{DS} = 12 - 1.2 \times 6 = 4.8\,\mathrm{V}$
答えは(4)ピヨ。
kΩ × mA ＝ V なので、$R = 1.2\,\mathrm{k\Omega}$ のまま、$I_D$ を mA で書くと $V_{DS} = 12 - 1.2I_D$ です。
$I_D = 0$ のとき $V_{DS} = 12\,\mathrm{V}$
$V_{DS} = 0$ のとき $I_D = \dfrac{12}{1.2} = 10\,\mathrm{mA}$
この2点を結んだ直線が負荷線です。
■2 交点を読む
$V_{GS} = -0.1\,\mathrm{V}$ の線は、$I_D$ がおよそ 6 mA です。
$V_{DS} = 12 - 1.2 \times 6 = 4.8\,\mathrm{V}$
答えは(4)ピヨ。
出典：平成21年度（2009） 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13