下記の図1に、MOSFETを用いたソース接地RC交流増幅回路を示す。
(1)図2の微小信号モデルを用いて、図1の微小信号等価回路を示せ。
(2)電圧利得

MOSFETとは
金属半導体電界効果トランジスタの英訳です。(Metal-Oxide-Semiconductor Field-Effect Transistor)
以前の記事で動作原理を詳しく紹介していますが、平たく言えば増幅器の一つです。ゲートに電圧をかけて、増幅の有無を切り替えます。(電圧をかけているとき、増幅可能)
ゲートに電圧をかけているとき、ドレインからソースに電流が流れると、出力端側には入力端以上の電圧が流れ、出力電圧が入力電圧以上に大きくなります。
本記事では、これを電子回路の観点で見ていきます。
微小信号等価回路の書き方
これも、過去の記事で詳しく説明しています。図1の回路では、MOSFETの記号シンボルがブラックボックスで回路方程式を立てることができません。
これを、図2にある微小信号モデルを用いて、ゲート、ソース、ドレインの位置が図1と合うように置き換えます。

電圧利得と周波数特性
(2)の計算を進めていくと
角周波数を変数とした電圧利得
利得は下記の概形になります。ただし、

これは、角周波数を0から大きくするとどうなるかイメージすると分かりやすいです。
ここから
これと逆のことが
問題の都合で、虚部の符号は正と負をそれぞれ付けましたが、逆だったとしても結果は変わりません。
解答例
(1)微小信号等価回路
分かりやすくするため、ゲート、ソース、ドレインそれぞれに色を付けました。
直流電流源

(2)周波数特性
微小信号等価回路より、入力端からの電流
コンデンサ
抵抗
これより、出力電圧
これより、電圧利得は

最後に
回路の形は変わることがありますが、電子回路の利得を求め、周波数特性を図示する問題は院試頻出です。是非、本問で練習してみると良いです。