電験三種 令和2年度(2020) 理論 問18(a) 過去問解説

問18(a) 《電子回路(トランジスタの動作点とベース電流)》
(選択問題:問17または問18のどちらか1問を解く) 図1に示すエミッタ接地トランジスタ増幅回路について,次の(a)及び(b)の問に答えよ。 ただし,$I_{\mathrm{B}}$[μA],$I_{\mathrm{C}}$[mA]はそれぞれベースとコレクタの直流電流であり,$i_{\mathrm{b}}$[μA],$i_{\mathrm{c}}$[mA]はそれぞれの信号分である。また,$V_{\mathrm{BE}}$[V],$V_{\mathrm{CE}}$[V]はそれぞれベース-エミッタ間とコレクタ-エミッタ間の直流電圧であり,$v_{\mathrm{be}}$[V],$v_{\mathrm{ce}}$[V]はそれぞれの信号分である。さらに,$v_{\mathrm{i}}$[V],$v_{\mathrm{o}}$[V]はそれぞれ信号の入力電圧と出力電圧,$V_{\mathrm{CC}}$[V]はバイアス電源の直流電圧,$R_1$[kΩ]と $R_2$[kΩ]は抵抗,$C_1$[F],$C_2$[F]はコンデンサである。なお,$R_2 = 1\,\mathrm{k\Omega}$ であり,使用する信号周波数において $C_1$,$C_2$ のインピーダンスは無視できるほど十分小さいものとする。 (a) 図2はトランジスタの出力特性である。トランジスタの動作点を $V_{\mathrm{CE}} = \dfrac{1}{2}V_{\mathrm{CC}} = 6\,\mathrm{V}$ に選ぶとき,動作点でのベース電流 $I_{\mathrm{B}}$ の値[μA]として,最も近いものを次の(1)〜(5)のうちから一つ選べ。
問18(a)の図
  1. (1) 20
  2. (2) 25
  3. (3) 30
  4. (4) 35
  5. (5) 40
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正解は(3)
使う公式
負荷線 $V_{\mathrm{CE}} = V_{\mathrm{CC}} - R_2 I_{\mathrm{C}}$(VCC:電源電圧[V]、R₂:コレクタ側の抵抗[Ω]、IC:コレクタ電流[A])
解説
【考え方】R₂ にかかる電圧と $V_{\mathrm{CE}}$ を足すと、電源の12 Vです。この関係の線(負荷線)と特性の曲線が交わる所が、動作点です。 ■1 動作点の IC $V_{\mathrm{CE}} = 6\,\mathrm{V}$ のとき、R₂ には残りの6 Vがかかります。 $I_{\mathrm{C}} = \dfrac{12 - 6}{1 \times 10^3} = 6\,\mathrm{mA}$ ■2 グラフで IB を読む 解説の図 6 V・6 mAの点を通る曲線は、$I_{\mathrm{B}} = 30\,\mu\mathrm{A}$ です。 答えは(3)ピヨ。
出典:令和2年度(2020) 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)