今回は令和4年度上期 理論科目 B問題18を解説します。3種類のトランジスタバイアス回路（固定・電圧帰還・電流帰還）について、(a)ベース-エミッタ間電圧の式と回路の対応、(b)温度変化に対するバイアス安定度を問う問題です。
各回路のV_BEの式は回路の抵抗のつながり方で決まります。安定度は、固定バイアスが最も悪く、電流帰還バイアスが良い（ただし電力損失大）、電圧帰還（自己）バイアスがその中間という特徴を押さえます。
出題のポイント
令和4年度上期 理論科目 B問題18：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 【電子理論（電子回路）】 令和4年度上期 B問題18
図1、図2及び図3は、トランジスタ増幅器のバイアス回路を示す。VBEをベース-エミッタ間電圧、IBをベース電流、ICをコレクタ電流、IEをエミッタ電流、R・RC・RB・REは抵抗を示す。次の(a)及び(b)の問に答えよ。
（a）次の①式、②式及び③式は、図1、図2及び図3のいずれかの回路のベース-エミッタ間の電圧VBEを示す。
① VBE=VB-IERE ② VBE=VCC-IBR ③ VBE=VCC-IBR-IERC
上記の式と図の組合せとして、正しいものを次の(1)〜(5)から一つ選べ。
①式 ②式 ③式 (1) 図1 図2 図3 (2) 図2 図3 図1 (3) 図3 図1 図2 (4) 図1 図3 図2 (5) 図3 図2 図1 （b）次の文章a、b及びcは、各バイアス回路における周囲温度の変化とhFE（直流電流増幅率）の変化についての記述である。
a. 温度上昇によりhFEが増加するとICが増加し、バイアス安定度が悪い回路の図は(ア)である。
b. ICが増加しようとするとき、VBがほぼ一定なのでVBEが減少し増加を妨げる。安定度は良いが電力損失が大きい回路の図は(イ)である。
c. ICが増加しようとするとき、RCの電圧降下増加でVCEが低下し、Rを通してIBが減少して増加を抑える回路の図は(ウ)である。
(ア)〜(ウ)の組合せとして正しいものを次の(1)〜(5)から一つ選べ。
(ア) (イ) (ウ) (1) 図1 図2 図3 (2) 図2 図3 図1 (3) 図3 図1 図2 (4) 図1 図3 図2 (5) 図2 図1 図3
ポイント解説：(a)式と回路の対応、(b)安定度は固定＜自己＜電流帰還
（a）VBEの式は回路のつながりで決まる。①VBE=VB-IEREはエミッタ抵抗REと分圧VBがある図3（電流帰還バイアス）。②VBE=VCC-IBRは電源からRを介してベースへ直結の図1（固定バイアス）。③VBE=VCC-IBR-IERCはコレクタからRで帰還する図2（電圧帰還バイアス）。よって(a)は(3)。
（b）a：固定バイアス（図1）は帰還がなく、hFE増加でICがそのまま増え安定度が悪い（(ア)＝図1）。b：電流帰還バイアス（図3）はREで電流帰還がかかり安定度は良いがREでの電力損失が大きい（(イ)＝図3）。c：電圧帰還バイアス（図2）はコレクタ電圧の低下でIBを減らして電圧帰還で安定化（(ウ)＝図2）。よって(b)は(4)。
問題の解説
STEP1 (a) 式と回路
①はR_E・V_Bあり→図3、②はV_CC-I_B・Rのみ→図1、③はコレクタ帰還→図2。→(3)。
STEP2 (b) 安定度が悪い/良い
固定バイアス（図1）は帰還なしで安定度悪い（ア）。電流帰還（図3）は安定度良いが損失大（イ）。
STEP3 (b) 電圧帰還
電圧帰還（図2）はV_CE低下でI_Bを減らし安定化（ウ）。→(4)。
答え：(a)-(3)，(b)-(4)
💡 覚え方
バイアス：固定(図1)＝安定度悪い、電流帰還(図3)＝R_Eで安定だが損失大、電圧帰還/自己(図2)＝コレクタ帰還で安定。V_BEの式は抵抗のつながりで決まる。
⚠️ よくある間違い
固定バイアスは帰還がなく最も不安定。電流帰還はR_Eの負帰還で安定だが電力損失大。式は回路のKVLから導く。
まとめ
| (a)①→図3 | V_BE=V_B-I_E・R_E（電流帰還） |
| (a)②→図1 | V_BE=V_CC-I_B・R（固定） |
| (a)③→図2 | V_BE=V_CC-I_B・R-I_E・R_C（電圧帰還） |
| (b) | 安定度悪い=図1・良いが損失大=図3・電圧帰還=図2→(4) |
| 答え | (a)(3)・(b)(4) |
▼あわせて解きたい関連問題
・固定バイアス回路（電子回路5）：【理論】令和6年度下期 A問題13
コメント