12.6 : Frequenzgang des BJT

Der Frequenzgang eines Bipolar Junction Transistors (BJT) in einer Emitterschaltung ist für seine Funktionalität entscheidend, insbesondere bei Anwendungen mit Verstärkung von Wechselstromsignalen. Dieser Verlauf kann durch niederfrequente und hochfrequente Ersatzschaltkreise analysiert werden, wobei verschiedene interne Parameter und externe Bedingungen berücksichtigt werden.

Niederfrequenzgang: Bei niedrigen Frequenzen wird das Verhalten des BJT durch seinen Gleichstromvorspannungspunkt bestimmt, der durch die Emitter-Basis-Spannung, den Basisstrom und den Kollektorstrom festgelegt wird. Die Lastlinie, die den Betrieb des Verstärkers beeinflusst, wird auch durch die angelegte Spannung und den Lastwiderstand definiert. In diesem Bereich schwankt der Basisstrom im Laufe der Zeit, wenn der Eingangsspannung ein kleines Wechselstromsignal überlagert wird, was zu entsprechenden Schwankungen des Ausgangsstroms führt. Zu den entscheidenden Parametern im niederfrequenten Ersatzschaltkreis gehören Widerstände und Steilheit – letztere beschreibt die Beziehung zwischen Änderungen des Kollektorstroms (IC) und der Emitter-Basis-Spannung (VEB).

Hochfrequenzantwort: Wenn die Frequenz des Eingangssignals zunimmt, muss der Ersatzschaltkreis des BJT zusätzliche Elemente wie Verarmungs- und Diffusionskapazitäten an der Emitter-Basis-Verbindung und eine Verarmungskapazität an der Kollektor-Basis-Verbindung berücksichtigen. Diese Kapazitäten führen zu Phasenverschiebungen und frequenzabhängigen Verlusten, was das Verhalten des BJT kompliziert. Bei hohen Frequenzen muss auch der Effekt der Basisbreitenmodulation berücksichtigt werden, was zu einer begrenzten Ausgangsleitfähigkeit führt.

Der Ersatzschaltkreis für Hochfrequenzen integriert diese Komplexitäten und bietet einen umfassenden Überblick über die Leistung des Transistors bei schnellen Signaländerungen. Dieser verbesserte Schaltkreis ist entscheidend für die genaue Vorhersage des Verhaltens des Transistors in Hochgeschwindigkeitsanwendungen und daher von grundlegender Bedeutung für die Entwicklung praktischer Verstärker und anderer elektronischer Geräte.