トランジスタにおける電流帰還バイアス回路についての備忘録

2026年9月11日

トランジスタのバイアス回路の必要性

トランジスタに増幅させたい信号は
直流ではなく交流信号（音声信号など）である場合がほとんどであるが
交流信号だけを入力してもトランジスタは正常に増幅してくれない。

なぜバイアス回路が必要なのか？

トランジスタのベース–エミッタ間は
p形とn形の半導体によるpn接合＝ダイオードと同じ構造をしている。
（上図参照）

左図：バイアス電源無し　右図：バイアス電源あり

そのため、交流信号をそのまま加えると
ダイオードの整流作用によって正の波形しか流れず
出力信号は大きく歪んでしまう。

これを防ぐために、あらかじめ直流電圧を加えて入力波形全体を底上げし
負の電圧にならないように設定する。
この直流電圧を与えるための回路がバイアス回路となる。

波形を用いた解説

左図：バイアス回路ありの交流信号波形　右図：バイアス回路ありの交流信号波形

ベース–エミッタ間のダイオードの整流作用によって
制御信号の ib は正波側のみ流れ、負波側は流れないため
出力信号電圧 vo は歪んでしまう。
（上左図参照）

このような問題を解消するのがバイアス回路となる。
バイアス回路の役割は、直流電圧によって交流信号電圧 vi を底上げし
出力信号電圧 vo が歪まないようにすることとなる。
上右図のように直流電源 VBB (>l vi l)を挿入すれば
ベースーエミッタ間入力電圧 (vi+ VBB)は負にならないので
交流出力信号 vo はきれいな正弦波になる。
（上右図参照）。

代表的な3つのバイアス回路

固定バイアス回路

電源 VCC からベース抵抗 RBを介してベース電流を流す、最も単純な構成。
バイアス抵抗は RB = VCC– VBEIB で求められる。

自己バイアス回路

ベース抵抗 RB をコレクタ側に接続する方式。
コレクタ電流が増加するとコレクタ電圧が下がり
結果としてベース電流を減らす「負帰還」が働くため
固定バイアスよりも安定性が向上する。

電流帰還バイアス回路

エミッタに安定化抵抗 RE を接続し
さらにベース電圧を2つのブリーダ抵抗で分圧して設定する方式。

温度変化等でコレクタ電流が増加しても
エミッタ抵抗による電圧降下でベース–エミッタ間電圧が絞られ
電流を一定に保つ強力な帰還作用（自己修正動作）を持つ。

電流帰還バイアス回路についての説明

電流帰還バイアス回路の回路図を上図に示す。
いくつかに分割して下記に説明する。

電圧

上図において、バイアス電圧VBEは次式で表される。
VBE = VRA – VRE

VRAは電源電圧VCCを抵抗RAとRBで分圧した電圧で
IBが0ならば、次式が成り立つ。

VRA = {RA / (RA + RB)} ・ VCC

VRAはベースと接地との間の電圧を表しているのでベース電圧ともいわれる。
またエミッタと接地との間の電圧（VRE）をエミッタ電圧
コレクタと接地との間の電圧（VC）をコレクタ電圧という。

VCをVCCとVRCで表すと
VC = VCC – VRC

VCをVREとVCEで表すと
VC = VRE + VCEとなる。

電流

各抵抗に流れる電流はそれぞれ上図のようになっている。

●抵抗RCにはコレクタ電流ICが流れる
●抵抗RBにはIA＋IBの電流が流れる
●抵抗RAには電流IAが流れる
●抵抗REにはエミッタ電流IE＝IB＋ICが流れる

ブリーダ抵抗、ブリーダ電流

抵抗RAとRBをブリーダ抵抗
電流IAをブリーダ電流という。

電流帰還バイアス回路ではブリーダ電流IAを
ベース電流IBの10～50倍に設定する。
IBを無視できるほどIAを大きくすることで
ベース電圧VRAを次式のように表すことができる。

VRA = {RA / (RA + RB)} ・ VCC

ベース電流IBとはほぼ無関係に
ベース電圧VRAがブリーダ抵抗RA、RBと電源電圧VCCのみで一定の値に決まる。

通常、ベース電圧VRAはベース電流IBの値が変わることで変動するが
IA ⋙IBとすることでIBの変動による影響を受けにくくしている。

上図においてブリーダ抵抗RAとRBの電圧降下VRA、VRBは
それぞれ次のようになる。

VRA = RA・IA = VRE + VBE
VRB= RB (IA + IB) = VCC – VRA

このとき、抵抗RA、RB、REは
次のように求めることができる。

VRA = RA・IA
→ RA = VRA / IA = (VBE + VRE) / IA

※VREの大きさは電源電圧VCCの
10～20%程度になるよう設計する。

VRB = RB・(IA + IB)
→ RB= VRB / (IA + IB)
= (VCC – VRA) / (IA + IB)
= (VCC – VBE – VRE) / (IA + IB)

VRE = RE・IE
→ RE = VRE / IE
= VRE / (IB + IC)

電流帰還バイアス回路の安定度

図：電流帰還バイアス回路の安定度図

前述のブリーダ電流 IA がベース電流 IB を無視できるくらい大きな値であれば
ベース電圧 VRA の値は一定 (VRA = RA / (RA + RB) ・VCC) と考えることができる。
また、電流帰還バイアス回路は自己バイアスと同様に温度変化による
コレクタ電流 IC の変化を入力側 (IB) に帰還させ、常に IC を一定の値に保つ機能を持っている。
これを帰還作用といい、バイアス電圧 VBE は次のように表すことができる。

バイアス回路の比較まとめ

バイアス方式	回路の複雑さ	安定性	実務での採用度	備考・特徴
固定バイアス	非常に簡単	悪い	ほぼ使用されない	熱暴走のリスクが高い。素子の個体差の影響を直接受ける。
自己バイアス	やや簡単	普通	条件により使用	コレクタからの負帰還を利用。トランス負荷などでは効果が薄い。
電流帰還バイアス	複雑	非常に良い	主流（広く使用）	ブリーダ抵抗とエミッタ抵抗による強力な自己修正動作を持つ。