電子回路25【電験3種理論】バイポーラトランジスタ電力増幅回路（コレクタ損失・A級/B級/C級）の誤りを判定する！平成27年度 A問題13 完全解説

2026年7月15日2026年8月9日

電験3種理論科目電子理論（電子回路）平成27年度 A問題13 A級・B級・C級増幅！コレクタ損失の記述で誤りは？

今回は平成27年度理論科目 A問題13を解説します。バイポーラトランジスタを用いた電力増幅回路（コレクタ損失、A級・B級・C級増幅回路）に関する5つの記述のうち、誤っているものを選ぶ問題です。

コレクタ損失はコレクタで消費される電力で、コレクタ電流とコレクタ・エミッタ間電圧の積で表されます。A級は効率が低いが忠実、B級は無信号時に電流が流れず効率が良い、C級は高周波の電力増幅に使われるのがポイントです。

平成27年度理論科目 A問題13：問題文と選択肢

まずは、実際の試験問題を確認してみましょう。

電験3種理論科目電子回路平成27年度 A問題13 問題文 — 平成27年度理論科目 A問題13 問題文

出典：一般財団法人電気技術者試験センター「平成27年度第三種電気主任技術者試験」理論科目 A問題13

電験3種理論科目【電子理論（電子回路）】平成27年度 A問題13

　バイポーラトランジスタを用いた電力増幅回路に関する記述として、誤っているものを次の(1)〜(5)のうちから一つ選べ。

（1）コレクタ損失とは、コレクタ電流とコレクタ・ベース間電圧との積である。
（2）コレクタ損失が大きいと、発熱のためトランジスタが破壊されることがある。
（3）A級電力増幅回路の電源効率は、50％以下である。
（4）B級電力増幅回路では、無信号時にコレクタ電流が流れず、電力の無駄を少なくすることができる。
（5）C級電力増幅回路は、高周波の電力増幅に使用される。

解説①：コレクタ損失はVCEとICの積

GPT Image 2で作成したコレクタ損失PC=VCEICとVCBとの違いの解説図 — コレクタ電流ICと同じC-E経路の両端電圧VCEを掛けます。

コレクタ損失はコレクタ・エミッタ間電圧とコレクタ電流の積PC=VCEICです。VＣBを使う(1)は電圧を取る端子が違うため誤りです。(2)は損失が熱となるため正しく、(3)はA級の効率が50%以下、(4)はB級が無信号時電流0、(5)はC級が高周波電力増幅に使われるため、いずれも正しい記述です。したがって正解は(1)です。

解説②：A級・B級・C級を導通角で理解する

GPT Image 2で作成したA級B級C級の導通角と波形と効率の比較図 — 導通角はA級360度、B級180度、C級180度未満です。

(1) コレクタ損失＝$I_C\times$ コレクタ・ベース間電圧 → ★誤り

正しくは $P_C=V_{CE}I_C$ です。コレクタからエミッタへ電流が流れ、その経路にかかっている電圧が $V_{CE}$——掛け算すれば消費電力になります。

コレクタ・ベース間電圧 $V_{CB}$ は $V_{CE}-V_{BE}$ で、$V_{BE}\fallingdotseq0.7\ \mathrm{V}$ の分だけ小さい値です。電流の経路とも一致しません。

(2) コレクタ損失が大きいと熱で破壊されることがある → 正しい

損失はすべて熱になります。接合部温度が許容値（シリコンで150〜175 ℃程度）を超えると破壊します。だから放熱器（ヒートシンク）を付けます。

(3) A級電力増幅回路の電源効率は50 %以下である → 正しい

A級は無信号のときも動作点の電流が流れ続けます。理論上の最大効率は50 %で、実際にはさらに低く20〜30 %程度です。

(4) B級では無信号時にコレクタ電流が流れない → 正しい

B級は動作点を遮断点に置きます。信号がなければ電流はゼロ＝無駄な電力を消費しません。理論最大効率は78.5 %です。

(5) C級電力増幅回路は高周波の電力増幅に使用される → 正しい

C級は動作点を遮断点よりさらに深く置き、信号の一部の期間しか電流を流しません。効率は非常に高い（80 %以上）反面、波形は大きくひずみます。

ひずんでも、出力に共振回路（同調回路）を入れれば必要な周波数成分だけを取り出せます——だから高周波の電力増幅に使えるのです。

答え誤っているのは(1)——正しくは $P_C=V_{CE}I_C$

解説③：5つの記述を判定して誤りを選ぶ

GPT Image 2で作成した5記述の正誤判定と正解(1)の照合図 — 誤りはVＣBを使う(1)で、正しくはPC=VCEICです。

選択肢	内容	判定	見分けの決め手
(1)	損失＝コレクタ・ベース間電圧×電流	×	◎ 正しくは $V_{CE}$
(2)	損失が大きいと熱破壊	○	損失は全部熱になる
(3)	A級の効率は50 %以下	○	理論最大が50 %
(4)	B級は無信号時に電流ゼロ	○	動作点が遮断点
(5)	C級は高周波電力増幅	○	共振回路で波形を戻す

(1)は「コレクタ・エミッタ間」を「コレクタ・ベース間」に変えただけです。ひらがなを1語入れ替える形の誤り——語句問題では「どの2点間か」を必ず確認してください。

☝️ ひっかけの作り方：電力の式は「電圧×電流」ですが、電圧と電流が同じ場所のものでないと意味がありません。$I_C$ はコレクタ→エミッタと流れる電流——だから電圧も $V_{CE}$。この対応が崩れている式は必ず誤りです。

深掘り①：増幅級（A級・B級・C級）を一覧で

級	動作点の位置	電流が流れる期間	理論最大効率	ひずみ	用途
A級	負荷線の中央	全周期（360°）	50 %	小さい	小信号増幅・高音質
B級	遮断点	半周期（180°）	78.5 %	大きい	プッシュプル出力段
AB級	遮断点のやや上	半周期より少し長い	50〜78 %	中	オーディオ出力段
C級	遮断点より深い	半周期未満	80 %以上	非常に大きい	高周波電力増幅

効率とひずみはトレードオフです。電流を流す期間が短いほど効率は上がるが、波形は崩れる——この関係が表の背骨になっています。

B級の弱点は、0 V 付近で両方のトランジスタが休む「クロスオーバひずみ」です。そこでわずかにバイアスをかけて常時少し流しておくのがAB級——オーディオアンプの主流です。

深掘り②：なぜC級はひずんでも使えるのか

C級のコレクタ電流はパルス状で、正弦波とはまるで違う形です。それでも高周波増幅に使えるのは、出力に共振回路（同調回路）を入れるからです。

パルス波はフーリエ級数で見ると、基本波＋多数の高調波の和です。共振回路は基本波だけに大きなインピーダンスを示し、高調波は素通しさせます——結果として出力は正弦波に戻ります。

この手が使えるのは、増幅する信号が単一周波数に近いときです。オーディオのように広い帯域を扱う用途ではC級は使えません——用途が「高周波（無線送信機）」に限られる理由です。

💡 覚え方
A級＝きれいだが効率が悪い、B級＝効率と品質の折衷、C級＝効率最優先で共振回路が必須。「電流を流す期間の長さ」で並べれば全部つながります。

深掘り③：コレクタ損失と最大定格

トランジスタのデータシートには「最大コレクタ損失 $P_{C\mathrm{max}}$」が必ず書かれています。$V_{CE}I_C$ がこの値を超えないように使うのが基本です。

$V_{CE}$-$I_C$ 平面に $V_{CE}I_C=P_{C\mathrm{max}}$ の曲線（双曲線）を描いたものが最大損失曲線です。負荷線がこの曲線の内側に収まっていれば安全です。

A級増幅では、無信号時（動作点）の損失が最大になります。信号が入ると出力が取り出される分、損失はむしろ減る——直感に反しますが、これがA級の特徴です。

$$P_C=V_{CE}I_C$$

❶ 損失
熱になる分

$$P_{\text{電源}}=V_{CC}I_C$$

❷ 電源から取る電力
直流電源が供給

$$\eta=\frac{P_{\text{出力}}}{P_{\text{電源}}}$$

❸ 電源効率
A級は最大50 %

⏱️ 本番での進め方
❶ 「損失」を見たら電圧と電流の場所が一致しているか確認——(1)はここで落ちる。
❷ A級50 %／B級78.5 % は数字ごと覚える。
❸ 「無信号時に電流が流れるか」で級を判別：流れればA級、流れなければB級以下。
★C級＝高周波専用。共振回路とセットで出題される。

出題履歴：電力増幅回路は語句問題の定番

増幅級の効率と特徴は、機械科目のパワーエレクトロニクスとも重なるテーマです。数値（50 %・78.5 %）と用途をセットで覚えておくと、どの切り口でも対応できます。

この分野はほぼ毎年どこかで出題されます。手を動かして解ける状態にしておけば、本番で確実に得点できます。

まとめ

(1)誤り	コレクタ損失=IC×VCE（エミッタ間電圧）
(2)	発熱で破壊されることがある（正）
(3)	A級効率は50%以下（正）
(4)	B級は無信号時電流0で効率良（正）
(5)	C級は高周波電力増幅（正）

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・エミッタ接地増幅回路の電圧利得と入力電流（電子回路24）：【理論】平成28年度 A問題13