トランジスタのバイアス回路

出典：第一級陸上無線技術士国家試験（平成29年7月）

トランジスタのエミッタ接地の問題です。この問題は頻出問題で出題確率は50％程度と高いので確実に取れるようにしたいです。解法はワンパターンで計算も簡単なのでこの機会にマスターしてください。

この問題では、コレクタ電流I_Cを2ｍAの時、ベース電流I_Bと抵抗R_Bはいくつになるかという事を聞いています。

まず、コレクタ電流とベース電流の関係を整理したいと思います。それぞれ下の図に示す部分を流れる電流ですが、その関係には明確なルールがあります。

それは、電流増幅率h_feを使って、I_C＝I_B✕h_fe　で表すことができます。

本問題ではI_Ｃが2mAなので、I_BとI_Cの関係は先ほどの式より
I_C＝I_B✕h_fe　　⇔　　I_B＝I_c／h_fe
となるので、I_B＝２/200＝0.01mA(=10uA) となります。

I_Bがわかりましたので、次はR_Bを求めていきます。
R_Bに流れる電流がI_BだとわかっているのであとはR_Bにかかる電圧（下の図の赤●と青●の電位差）がわかればオームの法則より求めることができます。

赤●と青●のそれぞれの電圧を求めていきましょう。
まずは簡単な青●ですが、ベースエミッタ間電圧V_BE＝0.6Vと問題に書かれているので青●部分は0.6Vとなります。

次に赤●についてですが、まずR_Cに流れる電流を考えるとここにはI_C+I_Bの電流が流れます。
しかし、I_Cに比べてI_Bは非常に小さいので（I_C＋I_B）≒I_Cと省略して考えます。

こう考えるとR_Cには2mAが流れるので、R_Cでの電圧降下は2[ｋΩ]✕2[mA]＝4Vとなります。
もともと電源から8Vの電圧が供給されR_Cで4V電圧降下するので赤●の電圧は、8-4＝4Vです。

よってR_Bにかかる電圧は（赤●－青●）＝4－0.6＝3.4V　となります。

R_Bの両端の電圧は3.4V、R_Bに流れる電流は先ほどの計算より、0.01ｍAとなるのでオームの法則をつかってR_B＝V_RB／I_B＝3.4／0.01＝340ｋΩ　と求まります。

答え「3」