令和6年度下期第三種電気主任技術者試験 理論（電気技術者試験センター）問13
理論
固定バイアス回路に関する問題
選択肢を押すと、その場で答え合わせ。電験三種の過去問 400問を、解説つき・無料・登録不要で続けて解けます。
図1は，固定バイアス回路を用いた，RBの値が未知のエミッタ接地トランジスタ増幅回路である。図2は，この増幅回路で用いているトランジスタのコレクタ－エミッタ間電圧VCEとコレクタ電流ICとの関係を予め調べ示した静特性である。ただし，五つのベース電流の値IB [μA]のみに対する曲線であり，増幅回路の負荷抵抗RLの負荷線も重ねて示している。今，増幅回路の動作点を測定したところVCE＝3.0 Vであった。抵抗RBの値[MΩ]として最も近いものを次の(1)～(5)のうちから一つ選べ。ただし，ベース－エミッタ間電圧VBEを0.7 Vとしてよい。なお，C₁，C₂は結合コンデンサであり，VCCは直流電圧源である。
- 10.5
- 20.9
- 31.5
- 43.0
- 56.0
答えと解説
✓ これが正解20.9
解説
負荷線からIC＝1.2 mA、IB＝4.8 μAとなり、RB≒0.9 MΩです。
固定バイアス回路では、ベース電流IBは電源VCCから抵抗RBを通って流れ、IB＝(VCC－VBE)／RBで決まります。RBを求めるには、VCCとIBを図2の静特性と負荷線から読み取ります。
直流負荷線はVCE＝5 V（IC＝0）とIC＝3 mA（VCE＝0）を結んでいます。電流が零のときVCEは電源電圧に等しいのでVCC＝5 V、VCE＝0のときIC＝VCC／RLなのでRL＝5／(3×10⁻³)≒1.67 kΩです。負荷線の上でVCE＝3.0 Vの点を読むと、IC＝3×(5－3.0)／5＝1.2 mAです。
静特性ではIB＝2 μAでIC＝0.5 mA、4 μAで1 mAというように、ICはIBの250倍です。よってIB＝1.2 mA／250＝4.8 μAとなります。これからRB＝(5－0.7)／(4.8×10⁻⁶)≒0.896×10⁶ Ω≒0.9 MΩです。
検算として、IB＝4 μA（1.0 mA）と6 μA（1.5 mA）の曲線の間を比例配分すると、1.2 mAは4＋2×0.2／0.5＝4.8 μAとなり、同じ値です。したがって0.9 MΩが正解です。負荷線の両端の切片から電源電圧と負荷抵抗を読み取るのが、静特性の問の出発点です。
ほかの選択肢の解説
- 10.5：RB＝0.5 MΩとすると、IB＝4.3 V÷0.5 MΩ＝8.6 μA、ICは約2.15 mAとなり、VCEは約1.4 Vまで下がります。測定値の3.0 Vと合わないので、RBはもっと大きい値です。
- 31.5：RB＝1.5 MΩでは、IB≒2.87 μA、IC≒0.72 mAで、VCEは約3.8 Vになります。動作点の3.0 Vより高いので、RBが大きすぎます。
- 43.0：3.0 MΩの場合、IB≒1.43 μA、IC≒0.36 mAしか流れず、VCEは約4.4 Vです。動作点のVCE＝3.0 Vを満たさず、ベース電流が少なすぎます。
- 56.0：RBを6.0 MΩにするとIB≒0.72 μA、IC≒0.18 mAとなり、VCEは約4.7 Vで電源電圧の5 Vとほとんど変わりません。動作点の3.0 Vとはかけ離れています。
出典：令和6年度下期第三種電気主任技術者試験 理論 問13（電気技術者試験センター）。1問ずつ解ける形に加工しています（B問題の共通の文と図を小問ごとに複写・図と式を問題冊子から切り出して画像で掲載・1行で書ける式を字に書き直し）。解説は当サイト独自のもので、電気技術者試験センターとは関係ありません。
同じ分野の問題
この解説に誤りを見つけたら教えてください。直して、直した記録を残します。誤りを報告する（メールが開きます）