Modello ibrido del transistor

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Gilda Caselli
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1 Modello ibrido del transistor Da Wikipedia, l'enciclopedia libera. Per un transistor a giunzione bipolare si può usare il modello a parametri ibridi qualora sia necessario l'uso a basse frequenze. Modello ibrido In generale il modello ibrido è rappresentato da una scatola con due porte: cioè un doppio bipolo. Si hanno quindi quattro variabili, due correnti i 1,i 2 e due tensioni v 1,v 2, che si possono mettere in relazione lineare tramite un sistema per esempio: cioè come variabili indipendenti vengono scelti i 1,v 2, ma possono scegliersi altre variabili. I parametri h sono appunto detti parametri ibridi perché hanno dimensioni diverse. Vediamone il significato: prende il nome di resistenza d'ingresso quando l'uscita è in corto circuito e quindi si misura in Ohm; è il rapporto tra le tensioni d'ingresso e d'uscita ad ingresso aperto ed è detto amplificazione inversa a vuoto ed è adimensionale; è il rapporto tra le correnti di uscita e di ingresso quando l'uscita è in corto circuito ed è detto amplificazione di corrente ed è anch'esso adimensionale; è la conduttanza di uscita con ingresso a vuoto e quindi si misura in Siemens.

2 La notazione più utilizzata è quella IEEE: (11 = i, ingresso), (22 = o, uscita), (12=r, trasferimento inverso), (21=f, trasferimento diretto) come evidenziato nel circuito equivalente generale indipendentemente dalla configurazione. Le grandezze in maiuscolo V 1,,,I 2 sono più generali perché sono rappresentabili anche i segnali variabili come quelli sinusoidali, in tal caso possono rappresentare i fasori; V s è il generatore di tensione con la sua resistenza R s e Z L è un'impedenza di carico. In questa configurazione il transistor è un amplificatore. Transistor come amplificatore Amplificazione di corrente Ma dall'analisi del circuito: I 2 = h f + h o dove = I 2 Z L quindi in definitiva: è l'amplificazione di corrente. Tenendo conto della resistenza del generatore R s : Impedenza di ingresso ma secondo quanto detto circa l'amplificazione di corrente: = I 2 Z L = A I Z L

3 quindi in definitiva: dove Y L = 1 / Z L è l'ammettenza di carico, dalla quale dipende l'impedenza di uscita. Amplificazione di tensione cioè l'amplificazione di tensione dipende dall'impedenza di ingresso e da quella di uscita. Tenendo conto della resistenza del generatore abbiamo: Ammettenza di uscita Per la definizione dell'impedenza di uscita bisogna porre a zero la V s e : ma vale anche: V s = R s + h i + h r = 0 quindi in definitiva: cioè Z o = 1 / Y o è una funzione della resistenza del generatore. Modello ibrido del transistor a emettitore comune Possiamo applicare il modello ibrido al transistor a giunzione in configurazione a emettitore comune. Come si

4 vede nella figura le tensioni e le correnti v CE,v BE,i B,i C con pedice maiuscolo indicano i valori istantanei delle grandezze; i valori V BB,V CC sono i valori massimi o i valori medi delle grandezze, v c,i b,h oe,... sono invece sono i valori istantanei delle grandezze e sono usati nel modello ibrido con l'aggiunta del pedice e nei parametri ibridi per identificare la configurazione ad emettitore comune. Il circuito equivalente del modello ibrido del transistor ad emettitore comune è rappresentato nella figura successiva. In base a quanto detto in maniera generale sul modello ibrido possiamo esprimere le variabili dipendenti e indipendenti in maniera arbitraria, ma scegliamo (secondo convenzione) di usare: Nella figura non è mostrato il generatore e le resistenze di ingresso e di uscita, ma per questo ci si rifà semplicemente al modello generale, in pratica basta aggiungere all'ingresso un generatore di tensione v s con la sua resistenza (o in generale un'impedenza) R s e all'uscita una resistenza (o un'impedenza) di carico R L. Vediamo a cosa equivalgono i parametri ibridi: Amplificazione di corrente è l'amplificazione di corrente. Tenendo conto della resistenza del generatore R s : Resistenza di ingresso Amplificazione di tensione Conduttanza di uscita Per la definizione della resistenza di uscita (tramite la conduttanza) poniamo V s = 0 e : cioè R o = 1 / G o è una funzione della resistenza del generatore. Modello ibrido semplificato per il transistor a emettitore comune

5 In generale possiamo semplificare il modello ibrido tenendo conto solo di due parametri ibridi: h ie,h fe. La condizione sotto la quale si può usare il modello ibrido semplificato è che per i circuiti a bassa frequenza la resistenza di carico sia abbastanza piccola da soddisfare la: h oe R L < 0.1 Se vale questa condizione allora: l'amplificazione di corrente diventa La resistenza d'ingresso diventa: L'amplificazione di tensione resta inalterata nella forma: mentre l'impedenza di uscita si può porre infinita perché h oe è abbastanza grande ( Ω). Modello ibrido del transistor a collettore comune

6 Poiché il transistor a collettore comune ha pochi utilizzi, scriviamo solo i parametri per il modello ibrido tenendo conto solo di due quantità: h ic,h fc. La condizione sotto la quale si può usare il modello ibrido semplificato è sempre la stessa: h oe R L < 0.1 Se vale questa condizione allora: l'amplificazione di corrente diventa La resistenza d'ingresso diventa: L'amplificazione di tensione: mentre la resistenza di uscita: è molto bassa. Modello ibrido del transistor a base comune Infine vediamo i parametri del transistor bjt in configurazione a base comune:

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