12.6 : Respuesta de frecuencia de BJT

La respuesta de frecuencia de un transistor de unión bipolar (BJT) en una configuración de emisor común es fundamental para su funcionalidad, especialmente en aplicaciones que implican amplificación de señales de corriente alterna (CA). Esta respuesta se puede analizar a través de circuitos equivalentes de baja y alta frecuencia, considerando diversos parámetros internos y condiciones externas.

Respuesta de baja frecuencia: a bajas frecuencias, el comportamiento del BJT está determinado por su punto de polarización de CC, que se establece mediante el voltaje del emisor-base, la corriente de la base y la corriente del colector. La línea de carga, que influye en el funcionamiento del amplificador, también está definida por la tensión aplicada y la resistencia de carga. En este rango, cuando se superpone una pequeña señal de CA al voltaje de entrada, la corriente base fluctúa con el tiempo, lo que genera las variaciones correspondientes en la corriente de salida. Los parámetros críticos en el circuito equivalente de baja frecuencia incluyen resistencias y transconductancia; esta última describe la relación entre los cambios en la corriente del colector (I_C) y el voltaje emisor-base (V_EB).

Respuesta de alta frecuencia: a medida que aumenta la frecuencia de la señal de entrada, el circuito equivalente del BJT debe tener en cuenta elementos adicionales como capacidades de agotamiento y difusión en la unión emisor-base y una capacitancia de agotamiento en la unión colector-base. Estas capacitancias introducen cambios de fase y pérdidas dependientes de la frecuencia, lo que complica el comportamiento del BJT. Las frecuencias altas también tienen en cuenta el efecto de modulación de ancho de base, lo que da como resultado una conductancia de salida finita.

El circuito equivalente de alta frecuencia integra estas complejidades, proporcionando una visión integral del rendimiento del transistor ante cambios rápidos de señal. Este circuito mejorado es crucial para predecir con precisión el comportamiento del transistor en aplicaciones de alta velocidad, lo que lo hace fundamental para diseñar amplificadores prácticos y otros dispositivos electrónicos.