令和7年度 秋期 午前Ⅱ 問10
ハードウェア
トランジスタに関する問題
バイポーラトランジスタが能動領域で直流増幅しているときの動作の説明として,適切なものはどれか。ここで,ベース(B)からエミッタ(E)に流れる電流をI_B,コレクタ(C)からエミッタに流れる電流をI_C,ベース-エミッタ間の電圧をV_BE,コレクタ-エミッタ間の電圧をV_CEとする。
トランジスタの図:
- トランジスタの端子はベースB,コレクタC,エミッタE
- I_B:左からベースBに流れ込む向きの矢印
- I_C:コレクタCに上から流れ込む向きの矢印
- V_BE:ベースBとエミッタEの間に付けた電圧の矢印
- V_CE:コレクタCとエミッタEの間に付けた電圧の矢印
- アI_Bの変化に正比例してI_Cが変化する。
- イI_Bの変化に正比例してV_CEが変化する。
- ウV_BEの変化に正比例してI_Cが変化する。
- エV_BEの変化に正比例してV_CEが変化する。
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✓ これが正解アI_Bの変化に正比例してI_Cが変化する。
解説
能動領域では、I_CはI_Bの変化に正比例して変化します。
バイポーラトランジスタの能動領域では、小さなベース電流I_Bを流すと、それに一定の倍率を掛けた大きさのコレクタ電流I_Cが流れます。I_CはI_Bのおおむね定数倍になるので、I_Bの変化に正比例してI_Cが変化します。これが、小さな電流で大きな電流を制御する直流増幅の基本の動作です。見分ける軸は、比例の関係が電流どうしか、電圧が絡むかです。ベース-エミッタ間の電圧V_BEとI_Cの関係は比例ではなく、わずかな電圧の差で電流が急に増える形です。電流で電流を制御する素子と覚えておくと選べます。
ほかの選択肢はなぜ違うのか
- イI_Bの変化に正比例してV_CEが変化す…:能動領域でI_Bに応じて決まるのは、コレクタに流れる電流I_Cの方です。V_CEは電源電圧や負荷の抵抗とのつながりで決まる量であり、I_Bに正比例して変化するという関係にはありません。
- ウV_BEの変化に正比例してI_Cが変化す…:V_BEとI_Cの関係は、V_BEが少し増えるだけでI_Cが指数関数的に大きくなる形です。グラフにすると直線にならないので、V_BEの変化に正比例するという説明は当てはまりません。
- エV_BEの変化に正比例してV_CEが変化…:V_BEとV_CEを正比例で結ぶ関係はありません。能動領域のV_BEはほぼ一定の小さな値にとどまり、V_CEは電源電圧と負荷で決まるので、二つの電圧がそろって比例して動くことはありません。
出典:令和7年度 秋期 エンベデッドシステムスペシャリスト試験 午前Ⅱ 問10
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