2024年度 電験3種 下期 - 理論 - 問13 2024年度 下期 理論 問13

この問題では、ベース側の条件から電位や電流を順に求め、そこから入力インピーダンスや動作状態を判断することがポイントです。

図2の直流負荷線より、電源電圧 \( V_{CC} \) は \( V_{CE} \) 軸との交点（\( I_C=0 \)）である \( 5 \mathrm{V} \) と読み取れる。
動作点 \( V_{CE} = 3.0 \mathrm{V} \) における負荷線上の \( I_C \) を読み取ると、負荷線は \( (0, 3\mathrm{mA}) \) と \( (5\mathrm{V}, 0) \) を結ぶ直線である。
\( V_{CE}=3.0 \) のとき、\( I_C = 3 \times \dfrac{5-3}{5} = 1.2 \mathrm{mA} \)。
この点（3.0V, 1.2mA）におけるベース電流 \( I_B \) をグラフから推定する。
グラフでは \( I_B=4\mu\mathrm{A} \) のとき \( I_C \approx 1.0\mathrm{mA} \)、\( I_B=6\mu\mathrm{A} \) のとき \( I_C \approx 1.5\mathrm{mA} \) である。
1.2mAはその間にあるため、比例配分すると、
\( I_B \approx 4 + \dfrac{1.2 - 1.0}{1.5 - 1.0} \times (6 - 4) = 4 + 0.8 = 4.8 \mu\mathrm{A} \)。
固定バイアス回路の式より、
\[ I_B = \dfrac{V_{CC} - V_{BE}}{R_B} \]
\[ R_B = \dfrac{V_{CC} - V_{BE}}{I_B} = \dfrac{5.0 - 0.7}{4.8 \times 10^{-6}} = \dfrac{4.3}{4.8} \times 10^6 \approx 0.896 \times 10^6 \Omega \]
約 \( 0.9 \mathrm{M}\Omega \) となる。