バイアス回路

バイアス(英：bias)は日本語で「偏倚」という意味なので、バイアス回路とは「回路素子に掛ける電圧を設定するための回路」となる。ここでいう回路素子は能動・受動を問わない。

能動素子である半導体は外部から電圧を掛けないと機能しないためバイアス回路は極めて重要だが、このとき半導体特有の問題を考慮しなければならない。その問題とは、トランジスタをはじめとする半導体が「使用する環境の温度に非常に敏感」ということだ。これを温度依存性という。

具体的には、使用環境や半導体自身が高温になればなるほど、掛けている電圧が同じでも流れる電流が多くなるという性質である。従って、その能動素子の放熱を考慮せずにバイアス回路を設計すると、高温時は意図した電圧(これを「バイアス点」という)からズレてしまう。多少の高低はあれど、電子回路は、実際に電圧を掛け電流が流れている使用時に温度が上がるため、問題となるのだ。

トランジスタを含む半導体のバイアス回路は、バイアス点が多少ズレても問題無い回路であれば単純なバイアス回路を、バイアス点のズレがあまり許容できない回路であれば複雑なバイアス回路を、それぞれ採用しなければならない。

なお、シリコントランジスタとゲルマニウムトランジスタでバイアス回路は異なる。これは$\text{B-C}$間に流れる漏れ電流 ${\text{I}}_{\text{BCO}}$ が大きく変わるからだ。もともとの性質として、上述の温度依存性により、動作している周囲の温度が摂氏10度上がる毎に漏れ電流が2倍となるため、漏れ電流が多いとバイアス点が移動してしまうのだが、シリコンとゲルマニウムを比較すると、ゲルマニウムのほうが3桁ほど多い(シリコンではµAオーダだがゲルマニウムはmAオーダ)ため、ゲルマニウムトランジスタを使う際は更に注意しなければならない。シリコンでは事実上無視できる場合が殆どである。

なお、半導体結晶の性質として、PN接合が導通する電圧である${\text{V}}_{\text{BEO}}$の値が異なる。シリコンは概ね${\text{V}}_{\text{BEO}}=0.65[\text{V}]$だが、ゲルマニウムは概ね${\text{V}}_{\text{BEO}}=0.15[\text{V}]$であり、ゲルマニウムのほうが圧倒的に低い。