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第三種電気主任技術者令和6年度 下期理論問 13

令和6年度 下期 第三種電気主任技術者 理論 問13

難度標準

図1は、固定バイアス回路を用いた、R_B の値が未知のエミッタ接地トランジスタ増幅回路である。図2は、この増幅回路で用いているトランジスタのコレクタ‐エミッタ間電圧 V_CE とコレクタ電流 I_C との関係を予め調べ示した静特性である。ただし、五つのベース電流の値 I_B [μA] のみに対する曲線であり、増幅回路の負荷抵抗 R_L の負荷線も重ねて示している。今、増幅回路の動作点を測定したところ V_CE = 3.0 V であった。抵抗 R_B の値 [MΩ] として最も近いものを次の(1)〜(5)のうちから一つ選べ。ただし、ベース‐エミッタ間電圧 V_BE を 0.7 V としてよい。なお、C₁、C₂ は結合コンデンサであり、V_CC は直流電圧源である。

問13の図表1
問13の図表2

選択肢

解説

結論 → 詳細 → 補足 の 3 層構成

展開
結論Layer 1

【図2の読み取り】直流負荷線は縦軸 I_C = 3 mA(V_CE = 0)と横軸 V_CE = 5 V(I_C = 0)を結ぶ直線である。V_CE = 0 のとき I_C = V_CC/R_L より、また I_C = 0 のとき V_CE = V_CC より、V_CC = 5 V、R_L = 5 V / 3 mA ≒ 1.67 kΩ となる。

詳細Layer 2
展開

【動作点】V_CE = 3.0 V のとき、負荷線から I_C = (V_CC − V_CE)/R_L = (5 − 3)/(5/3 kΩ) = 1.2 mA。

補足Layer 3
展開

【ベース電流】静特性の各曲線の I_C は、I_B = 2, 4, 6, 8, 10 μA に対しそれぞれ約 0.5, 1.0, 1.5, 2.0, 2.5 mA と読め、I_C/I_B ≒ 250 で一定(直流電流増幅率 h_FE ≒ 250)とみなせる。よって I_C = 1.2 mA のとき I_B = 1.2 mA / 250 = 4.8 μA(4 μA と 6 μA の曲線の間に位置し、整合する)。

【R_B】図1の入力側ループ V_CC = R_B・I_B + V_BE より、R_B = (V_CC − V_BE)/I_B = (5 − 0.7) V / 4.8 μA = 4.3 / (4.8×10⁻⁶) ≒ 8.96×10⁵ Ω ≒ 0.9 MΩ。

以上より正答は (2) 0.9。

各選択肢の解説

(1)

0.5

R_B = 0.5 MΩ とすると I_B = 4.3 V / 0.5 MΩ = 8.6 μA。h_FE ≒ 250 なら I_C ≒ 2.15 mA、V_CE = 5 − 1.67×2.15 ≒ 1.4 V となり、測定された V_CE = 3.0 V と合わない。R_B が小さすぎる。

(2)

0.9

R_B = 0.9 MΩ とすると I_B = 4.3 V / 0.9 MΩ ≒ 4.8 μA。I_C = 250 × 4.8 μA ≒ 1.2 mA、V_CE = 5 − 1.67×1.2 ≒ 3.0 V となり、測定値と一致する。正しい。

(3)

1.5

R_B = 1.5 MΩ とすると I_B ≒ 2.87 μA。I_C ≒ 0.72 mA、V_CE = 5 − 1.67×0.72 ≒ 3.8 V となり、3.0 V にならない。R_B が大きすぎる。

(4)

3.0

R_B=3.0 MΩではI_B≈(5−0.7)/3.0 MΩ≈1.43 μAで,図2の最小の2 μA曲線より小さい。動作点のI_Cは約0.5 mA未満であり,負荷線よりV_CE>5−(5/3)×0.5≈4.2 Vとなるため,測定値3.0 Vではない。

(5)

6.0

R_B=6.0 MΩではI_B≈(5−0.7)/6.0 MΩ≈0.72 μAで,図2の最小の2 μA曲線より小さい。I_Cは約0.5 mA未満であり,負荷線よりV_CE>約4.2 Vとなるため,測定値3.0 Vではない。

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AI生成

解説は公式の問題文・公式解答を基に作成しています。 事実誤認・選択肢の取り違え・最新法令の反映漏れ等を含む可能性があるため、 重要な判断は必ずリンク先の公式資料でご確認ください。

最終更新:

出典:令和6年度下期第三種電気主任技術者試験 理論科目 問13。問題文・選択肢を読みやすく整形。

検証プロセス・誤り報告フローは 運営透明性レポートで公開しています。

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