12.7 : Grenzfrequenz von BJT

Grenzfrequenzen in Bipolartransistoren (Bipolar Junction Transistors, BJTs) markieren den Übergang zwischen dem Durchlassband und dem Sperrband des Signals und beeinflussen ihre Leistung bei der Verstärkung oder Dämpfung von Frequenzen. Diese Frequenzen sind entscheidend für die Entwicklung von BJTs, damit diese bestimmte Betriebsanforderungen in elektronischen Schaltkreisen erfüllen.

Grenzfrequenz Alpha: Die für die Konfiguration mit gemeinsamer Basis relevante Alpha-Grenzfrequenz definiert die obere Frequenzgrenze, bei der die Stromverstärkung Alpha stabil bleibt. Wenn die Frequenzen über diesen kritischen Punkt hinaus ansteigen, nimmt Alpha ab, wodurch die Wirksamkeit des Transistors bei der Signalverstärkung abnimmt.

Grenzfrequenz Beta: Die Beta-Grenzfrequenz ist bei Konfigurationen mit gemeinsamer Emitterschaltung relevanter und liegt deutlich niedriger als ihr Alpha-Gegenstück. Sie beschreibt die Frequenz, bei der die Stromverstärkung Beta in gemeinsamer Emitterschaltung zu sinken beginnt, was sich negativ auf die Leistung des Verstärkers auswirkt.

Übergangsfrequenz: Diese Frequenz, die etwas niedriger ist als die Beta-Grenzfrequenz, bezeichnet das Verstärkungsbandbreitenprodukt des BJT. Es ist die Frequenz, bei der die Verstärkung des Verstärkers gleich eins ist, was die höchste Frequenz angibt, bei der der Transistor effektiv als Verstärker funktionieren kann.

Trägerlaufzeiten: Die Übergangsfrequenz spiegelt auch die Gesamtzeit wider, die Träger benötigen, um vom Emitter zum Kollektor zu gelangen, wobei die Emitterverzögerungszeit, die Basislaufzeit und die Kollektorlaufzeit einbezogen werden. Die Basislaufzeit ist besonders kritisch; ihre Minimierung durch eine schmalere Basisbreite verbessert die Hochfrequenzantwort des BJT.

Diese Grenzfrequenzen sind wichtig, um das Frequenzverhalten von BJTs zu verstehen und zu optimieren, insbesondere bei Hochfrequenzanwendungen, und um sicherzustellen, dass sie innerhalb ihres effektiven Bereichs arbeiten.