電気通信主任技術者 電気通信工学の基礎 練習問題 第24問: p 形と n 形の MOSFET を直列にし、両方のゲートを共通の入力とした CMOS のインバータがある。このインバータの消費電力についての記述として、正しい

「消費電力の大部分は負荷容量の充放電で生じ、動作周波数にほぼ比例する」が正しい記述です。CMOS のインバータでは、入力が H のときは n 形が導通して p 形が遮断し、L のときはその逆になります。

どちらの状態でも電源から接地への経路のどこかが遮断しているので、静止時の電源電流は漏れ電流程度にとどまります。電力を使うのは出力が切り替わるときで、負荷容量 C を電源電圧 V まで充電して放電する 1 組ごとに電源から CV² のエネルギーを取り出して熱にするため、1 秒に f 回切り替わると P≒CV²f です。

「両方の MOSFET が導通して」は誤りで、両方が導通すれば電源と接地が短絡したままになります。「静止時に…電流が大きく」は、静止時の電流がごくわずかという CMOS の性質と逆です。

「動作周波数に依らず」は P≒CV²f の f を落としています。動作周波数を 2 倍にすると消費電力もほぼ 2 倍になる、と確かめておきましょう。