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REPUBLICA BOLIVARIANA DE VENEZUELA INSTIITUTO UNIVERSITARIO POLITECNICO SANTIAGO MARIÑO” EXTENSION MATURIN INGENIERIA ELÉCTRICA Y ELECTRÓNICA

MODELO HÍBRIDO DEL BJT

Profesora: Mariangela Pollonais Bachilleres: Jesús Romero CI: 20.567.720 Javier Blanco CI: 23.016.972 Julio Soto

Maturín, febrero del 2013

CI: 22.719.061

ÍNDICE

Pá g. INTRODUCCIÓN

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MODELO HÍBRIDO DEL BJT

3

Modelo Híbrido del BJT en Configuración Emisor Común

3

ANÁLISIS DEL AMPLIFICADOR EMISOR COMÚN CON CE, CON MODELO HÍBRIDO

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Cálculo de Zi

8

Cálculo de Zo

9

Cálculo de Av

9

Cálculo de Ai

10

ANÁLISIS DEL AMPLIFICADOR EMISOR COMÚN SIN CE, CON MODELO HÍBRIDO

10

Cálculo de Zi

12

Cálculo de Zo

12

Cálculo de Av

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Cálculo de Ai

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CONCLUSIONES

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INTRODUCCIÓN

El análisis a pequeña señal consiste en usar un modelo del BJT basado en una red de dos puertas, el cual es reemplazado en la configuración amplificadora, para así determinar la ganancia, resistencia de entrada y salida del sistema. En este documento primero se definen los parámetros h, se muestra el modelo del BJT a pequeña señal para finalmente plantear un ejemplo de análisis.

MODELO HÍBRIDO DEL BJT: El modelo híbrido o equivalente híbrido del transistor es un modelo circuital que combina impedancias y admitancias para describir al dispositivo, de allí el nombre de híbrido. La obtención de los parámetros híbridos involucrados dentro del modelo se hace en base a la teoría de cuadripolos o redes de dos puertos. La sustitución del símbolo del BJT por su modelo híbrido durante el análisis en c.a. permite la obtención de ciertos valores de interés como son: la ganancia de voltaje (Av), ganancia de corriente (Ai), impedancia de entrada (Zi) y la impedancia de salida (Zo). Estos valores dependen de la frecuencia y el símbolo circuital por sí solo no considera este aspecto, de allí la utilidad del modelo híbrido quien si lo considera. NOTA: los parámetros hie, hre, hfe y hoe se denominan parámetros híbridos y son componentes de un circuito equivalente de pequeña señal que se describirá en breve. Los parámetros que relacionan las cuatro variables se denominan parámetros “h” debido a la palabra “hibrido”. El parámetro hibrido se selecciono debido a la mezcla de variables “V e I” en cada ecuación, ocasiona un conjunto “hibrido” de unidades de medición para los parámetros h Modelo Híbrido del BJT en Configuración Emisor Común: El transistor BJT NPN en configuración emisor común se muestra en la figura 1.

Se observa de la figura 1 que el transistor en esta configuración es una red de dos puertos, un puerto de entrada y un puerto de salida, por tanto puede tratarse como tal.

3

Una red de dos puertos en general (figura 2) se describe por el siguiente juego de ecuaciones: Vi = h11ii + h12 Vo io = h21ii + h22 Vo

Las variables involucradas dentro de la red son vi, ii, vo e io y los parámetros que relacionan estas variables son los parámetros híbridos, h. Una analogía del BJT con la red de dos puertos general resulta en: V BE = h11iB + h12 VCE

Ecuación 1

iC = h21iB + h22 VCE

Ecuación 2

El cálculo de los parámetros híbridos (h) se hace a partir del manejo de las variables. Si Vce=0 (salida en corto) en la ecuación 1, se tiene que h11

=

Este parámetro híbrido se mide en Ω y se conoce como impedancia de entrada con salida en corto y en BJT en configuración emisor común recibe el nombre de hie.

De la ecuación 2, se tiene el cual es un parámetro hibrido sin unidades. Conocido como relación de transferencia directa entre la corriente de salida y la corriente de entrada, en el transistor BJT en configuración emisor común recibe el nombre de hfe.

4

Si ib=0 (entrada en circuito abierto) en la ecuación 1 se tiene h12 =

Este parámetro h es adimensional y se conoce como relación de transferencia inversa de voltajes, en el transistor BJT en configuración emisor común recibe el nombre de hre.

De la ecuación 2, se tiene h22 = el cual es un parámetro híbrido medido en ° y se conoce como admitancia de salida con entrada en circuito abierto, en el transistor BJT en configuración emisor común recibe el nombre de hoe.

Las ecuaciones 1 y 2 se reescriben y quedan como: VBE = hie iB + hre VCE

Ecuación 3

iC = h fe iB + hoe VCE

Ecuación 4

Cada ecuación puede representarse circuitalmente y la unión de los circuitos resultantes corresponde al equivalente o modelo híbrido. La ecuación 3 se representa a través de circuito en serie (malla), mientras que la ecuación 4 se representa a través de un circuito en paralelo (nodo), tal como muestra la figura 3.

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La unión de los dos circuitos (Figura 4) se hace tomando en cuenta que iE = iC + iB y en c.c. se tiene IE = IC + IB = (β + 1)I B . El valor de β medido en c.c es aproximado al valor de hfe el cual es un parámetro híbrido medido en c.a., así: β ≅ h fe con lo que ahora i E = (hfe + 1)iB.

Los valores de hoe y hre son tan pequeños que pueden despreciarse originando un modelo híbrido simplificado como el que se muestra en la figura 5.

El valor de vBE en hre es muy pequeño comparado con vCE, por lo que hre≈0. Este hecho anula la fuente de voltaje dependiente hrevCE del modelo híbrido de la figura 4. En hoe, iC