第三種電気主任技術者（電験三種） 過去問
令和2年度（2020年）
問21 (理論 問21)

コレクタ電流I_Cは、ベース電流I_Bに応じて変化します。

この出力特性が図2に与えられている事を利用します。

コレクタ電流I_Cは、抵抗R₂に流れる電流に等しく、

まず、抵抗R₂に掛かる電圧（V₂とします）を求めます。

V₂は、V_CCとV_CEを用いて、

V₂ = V_CC − V_CE

と表すことができます。

ここで問題文より、V_CE = 1/2 V_CC = 6 V　と与えられている為、

V₂ = 12 − 6 = 6 V

となります。

また、オームの法則より、

I_C = V₂ / R₂ = 6 / (1 x 10³) = 6 mA

と判ります。

よって、図2の出力特性より、

縦軸 I_C = 6 mA、V_CE = 6 V を参照すると、

ベース電流は　I_B = 30 μA 　が対応します。

よって、[3]が正解です。

正解は3です。

トランジスタの出力特性(図2)より、
トランジスタ動作点 V_CE = 1/2 × V_CC = 6 [V] の I_B [μA]の値を求めます。

コレクタ電流 I_C は、R₂の端子電圧を V₂ とすると
I_C = V₂/R₂ = (V_CC − V_CE)/R₂

　　　 = (12 − 6)/(1×10³ )

　　　 = 6×10^-3 [A] = 6 [mA]

図2のトランジスタ特性より、

I_C = 6 [mA]のとき、I_B = 30 [μA]　となります。

よって、正解は 3 の「30」となります。

トランジスタ回路に関する問題です。

トランジスタはベース、エミッタ、コレクタで構成され、各電流は以下のような関係が成り立ちます。

・I_E＝I_B＋I_C

※I_E：エミッタ電流、I_B：ベース電流、I_C：コレクタ電流

この問題ではベース電流I_B[μA]の値を求めなければなりませんが、問題図2のトランジスタ出力特性から動作点を見つけ出して値を求める形となります。問題図2に着目するとコレクターエミッタ間の電圧V_CEとコレクタ電流I_Cの出力特性となっているので、それぞれの値をまずは求めていきましょう。

まずV_CEは問題文より次のようになります。

・V_CE＝(1/2)×12＝6[V]

続いてコレクタ電流を求めますが、この電流は抵抗R₂＝1[kΩ]にかかる電圧から発生する電流となりますから、ここにかかる電圧を求めていく必要があります。この電圧をV₂と仮定すると、以下のようになります。

・V₂＝V_CC－V_CE＝12－6＝6[V]

オームの法則を用いてコレクタ電流I_C[A]を求めます。

・I_C＝V₂/R₂＝6/1×10³＝6×10^－3＝6[ｍＡ]

以上を踏まえて問題図2に目を向けると、V_CE＝6[V]とI_C＝6[ｍＡ]が交わる点がべース電流となりその値はI_B＝30[μＡ]となります。