エンベデッドシステムスペシャリスト 2025年 午前2 問10

バイポーラトランジスタの能動領域【午前2解説】

正解の理由

解法ステップ

1. 能動領域の基本関係を思い出します。
   ベース電流 $I_B$ がコレクタ電流 $I_C$ を制御し、$I_C\approx \beta I_B$ となります。
2. 「何が何に比例するか」を選択肢で確認します。
   $I_B$ の変化に応じて $I_C$ が変化する、という記述が基本関係と一致します。
3. 電圧に関する記述は回路条件も必要だと考えます。
   $V_{CE}$ は電源や負荷などにも左右されるため、トランジスタ単体の関係として単純な比例を断定できません。

選択肢別の誤答解説

• ア：適切です。能動領域では、コレクタ電流 $I_C$ はベース電流 $I_B$ にほぼ比例します。
• イ：適切ではありません。$I_B$ を変化させると $I_C$ は変化しますが、$V_{CE}$ の変化量は電源電圧や負荷抵抗など、外部回路の条件によって決まります。
• ウ：適切ではありません。$V_{BE}$ の変化はベース電流 $I_B$ に関係しますが、$V_{BE}$ と $I_C$ の関係を単純な正比例として表すことはできません。
• エ：適切ではありません。$V_{CE}$ は外部回路の条件に依存します。$V_{BE}$ の変化に正比例して変化するとは限りません。

よくある誤解

• 「電流増幅率は電圧にもそのまま当てはまる」と考える
  $\beta$ は $I_C$ と $I_B$ の関係を表す値であり、電圧同士の比例関係を表すものではありません。
• $V_{BE}$ と電流の関係も直線的だと考える
  $V_{BE}$ とベース電流の関係は、一般に単純な正比例ではありません。選択肢の「正比例」という表現に注意してください。
• 能動領域なら、どのような条件でも比例関係が成り立つと考える
  $I_C\approx \beta I_B$ は近似的な関係です。温度や素子の特性、動作領域の変化によって、実際の値は変わります。

補足コラム

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