Modelo híbrido {H} de transistor bipolar

Modelo híbrido {H} de transistor bipolar

En un amplificador de transistores bipolares aparecen dos tipos de corrientes y tensiones: continua y alterna. La componente en continua o DC polariza al transistor en un punto de trabajo localizado en la región lineal. Este punto está definido por tres parámetros: I_CQ, I_BQ y V_CEQ.

La componente en alterna o AC, generalmente de pequeña señal, introduce pequeñas variaciones en las corrientes y tensiones en los terminales del transistor alrededor del punto de trabajo. Por consiguiente, si se aplica el principio de superposición, la I_C, I_B y V_CE del transistor tiene dos componentes: una continua y otra alterna, de forma que:

donde I_CQ, I_BQ y V_CEQ son componentes DC, e i_c, i_b y v_ce son componentes en alterna, verificando que i_c << I_CQ, i_b << I_BQ y v_ce << V_CEQ

El transistor para las componentes en alterna se comporta como un circuito lineal que puede ser caracterizado por el modelo híbrido o modelo de parámetros {H}. De los cuatro posibles parámetros descritos en las ecuaciones 2.1, los h son los que mejor modelan al transistor porque relacionan las corrientes de entrada con las de salida, y no hay que olvidar que un transistor bipolar es un dispositivo controlado por intensidad.

Los parámetros h de un transistor, que se van a definir a continuación, se obtienen analizando su comportamiento a variaciones incrementales en las corrientes (i_b, i_c) y tensiones (v_be, v_ce) en sus terminales. En la figura 2.6.a se muestran las ecuaciones del modelo híbrido cuando el transistor está operando con el emisor como terminal común al colector y la base (configuración emisor-común o EC).

El modelo híbrido de pequeña señal en E-C de un transistor NPN y PNP se indican en las figuras 2.6.b y 2.6.c respectivamente. Ambos modelos son equivalentes y únicamente difieren en el sentido de las corrientes y tensiones para dar coherencia al sentido de esas mismas corrientes y tensiones en continua.

Las expresiones de ganancia en corriente, ganancia en tensión, impedancia de entrada e impedancia de salida correspondientes a las ecuaciones 2.6, 2.7, 2.8 y 2.9 son idénticas para ambos transistores, como se puede comprobar fácilmente. En la figura 2.7, se definen de una manera gráfica los cuatro parámetros h extraídos a partir de las características eléctricas de un transistor NPN.