12.6 : Risposta in Frequenza del BJT

La risposta in frequenza di un transistor a giunzione bipolare (BJT), in una configurazione a emettitore comune, è fondamentale per la sua funzionalità, soprattutto nelle applicazioni che comportano l'amplificazione di segnali di corrente alternata (CA). Questa risposta può essere analizzata attraverso circuiti equivalenti a bassa e ad alta frequenza, considerando vari parametri interni e condizioni esterne.

Risposta alle basse frequenze: alle basse frequenze, il comportamento del BJT è determinato dal suo punto di polarizzazione CC, che è impostato dalla tensione della base dell'emettitore, dalla corrente di base e dalla corrente del collettore. La linea di carico, che influenza il funzionamento dell'amplificatore, è definita anche dalla tensione applicata e dalla resistenza di carico. In questo intervallo, quando un piccolo segnale CA viene sovrapposto alla tensione di ingresso, la corrente di base fluttua nel tempo, portando a variazioni corrispondenti nella corrente di uscita. I parametri critici nel circuito equivalente a bassa frequenza, includono resistenze e transconduttanza, quest'ultima che descrive la relazione tra i cambiamenti nella corrente di collettore (IC) e la tensione emettitore-base (VEB).

Risposta ad alta frequenza: all'aumentare della frequenza del segnale di ingresso, il circuito equivalente del BJT deve tenere conto di elementi aggiuntivi, come capacità di esaurimento e diffusione sulla giunzione base-emettitore e una capacità di esaurimento sulla giunzione base-collettore. Queste capacità introducono sfasamenti e perdite dipendenti dalla frequenza, complicando il comportamento del BJT. Le alte frequenze prendono in considerazione anche l'effetto di modulazione della larghezza di base, risultando in una conduttanza di uscita finita.

Il circuito equivalente ad alta frequenza integra queste complessità, fornendo una visione completa delle prestazioni del transistor, in caso di rapidi cambiamenti del segnale. Questo circuito potenziato è fondamentale per prevedere con precisione il comportamento del transistor nelle applicazioni ad alta velocità, rendendolo fondamentale per la progettazione di amplificatori pratici e altri dispositivi elettronici.