DR 11/10/2011 - Clase 9 - Modelo de pequeña señal

Seguimos con diodos. Ahora queremos predecir como se va a comportar el diodo si a la entrada aparte de la tensión continua inyectamos un generador de tensión ΔVg. Es decir, queremos predecir como se desplaza el punto de trabajo del diodo para una tensión que produce pequeños incrementos/decrementos de tensión. Saber resolver este problema es clave para después entender el análisis del transistor.

Para encontrar un modelo que nos permita conocer la respuesta del circuito aplicamos el razonamiento siguiente:

• Si I = IS(exp(VD/VT) -1) para la zona lineal I ~ IS·exp(VD/VT) entonces di/dVD para VD = VQ es IQ/VT como estamos considerando pequeños incrementos podemos aproximar la derivada por un incremento. Así pues, ΔVD = (VT/IQ)·ΔID.

De este procedimiento concluimos que para encontrar la respuesta a pequeños incrementos podemos aproximar el diodo por un resistencia de valor VT/IQ. Así pues, para analizar la respuesta del diodo a pequeños incrementos podemos aplicar un análisis por superposición, encontrando primero el punto de trabajo de este, y después analizando el circuito con los generadores independientes anulados, considerando solo la aportación de ΔVg y sustituyendo el diodo por un resistencia de valor VT/IQ.

Visto esto pasamos a ver el transistor. Un transistor es un dispositivo electrónico formado por tres terminales base, colector y emisor y consistente en dos uniones PN muy cercanas entre sí, que permite controlar el paso de la corriente.

Para que esto sea posible el transistor presenta las siguientes propiedades:

• IE = IES·exp(VBE/VT)
• IC = αIE, típicamente α ~ 0,9, 0.999
• IC no depende de VCB

Así pues, con una ligera variación de la tensión base emisor (VBE) podemos provocar variaciones de orden exponencial en la corriente de emisor y, por tanto, variaciones del mismo orden en la corriente IC que es prácticamente una réplica de IE. Para que este efecto sea posible el transistor se debe situar en la zona activa. Esto es que VBE > 0 y VCB > 0, o dicho de otra manera que IE y VCB > 0. Para analizar un transistor en zona activa podemos usar el siguiente modelo: