第三種電気主任技術者の過去問 令和3年度（2021年） 理論 問21

◆ベース電圧V_Bを求めます。

電流帰還バイアス回路の公式より、バイアス電圧V_Bは以下のように求めます。

　V_B ＝ (R₂/(R₁＋R₂))×V_CC

　　 ＝ (3.0×10³/(6.8×10³＋3.0×10³))×9

　　 ＝ (27×10³⁾/(9.8×10³)

　　 ≒ 2.755 [V]

◆エミッタ電圧V_Eを求めます。

エミッタ電圧はベース電圧V_Bからベース・エミッタ電圧V_BEを引いたものです。

V_BEは問題文より0.6[V]となっているので

　V_{E ＝} V_B − V_BE

　　 ＝ 2.755 − 0.6

　　 ＝ 2.155 [V]

となります。

◆オームの法則よりエミッタ電流I_Eを求めます。

　I_{E ＝} V_E/R_E

　　 ＝ 2.155/ (1.4×10³)

　　 ≒ 1.539×10^-3 [A]

　　＝ 1.539 [mA]

となります。

◆コレクタ電流I_Cを求めます。

トランジスタの基本特性にあるベース・エミッタ・コレクタの各電流の関係を表した公式と、電流増幅に関する公式を用いると、

ベース・エミッタ・コレクタの各電流の関係は

　I_E ＝ I_B ＋ I_C　・・・①　

と表すことができます。

ベース電流I_Bは、電流増幅に関する公式 I_C ＝ h_FEI_B と、問題文にある h_FE ＝ 100 より、

　I_B ＝ I_C/h_FE ＝ I_C/100

と表すことができ、これを①に代入すると、

　I_E ＝ I_B ＋ I_C

　　＝ (I_C/100)＋I_C

　　＝ (1/100) × I_C ＋ (100/100) × I_C

　　＝ (101/100) × I_C

この式をコレクタ電流I_Cが求められるように変形し、エミッタ電流I_Eを代入します。

　I_C ＝ (100/101) × I_E※注意！

　　＝ (100/101) × 1.539×10^ｰ3

　　≒ 1.524 × 10^-3 [A]

　　＝ 1.524 [mA]

※注意！　式移項の際に、逆数になっています。

　100と101という非常に近い値なので、十分に注意してください。

◆コレクタ電圧V_Cを求めます。

コレクタ電圧V_Cは、電源からコレクタ側に接続された抵抗で発生する電圧降下分を差し引いたものなので、

　V_C ＝ V_CC − R_CI_C

　　＝ 9 − (2.1×10³×1.524×10^ｰ3)

　　≒ 5.8 [V]

よって、選択肢の中で最も近い値となるのは6[V]となります。