Un modello a grande segnale è una rappresentazione utilizzata nell’analisi dei circuiti elettrici utilizzando tensioni e correnti che sono considerate al di sopra della categoria a basso segnale. La ragione principale per avere un modello a segnale basso e grande è che i circuiti di comportamento, in particolare i semiconduttori, dipendono dalle ampiezze relative dei segnali coinvolti. Il modello a grande segnale rivela anche le caratteristiche dei circuiti quando i livelli del segnale sono vicini ai livelli massimi consentiti per i dispositivi. I modelli a transistor utilizzano il modello a segnale grande per prevedere le prestazioni e le caratteristiche durante i periodi in cui vengono alimentati i livelli massimi del segnale e viene disegnata la massima uscita. I meccanismi per ridurre la distorsione e l’uscita del rumore ai massimi livelli di segnale sono progettati sulla base dei modelli non lineari a grande segnale.
La caduta di tensione diretta in un diodo è la tensione ai capi del diodo quando il catodo è negativo e l’anodo è positivo. Nella modellazione a diodi, il modello a piccolo segnale tiene conto, ad esempio, della caduta di tensione diretta di 0.7 volt (V) attraverso il diodo al silicio e della caduta di tensione diretta di 0.3 V attraverso il diodo al germanio. Nel modello a grande segnale, avvicinarsi alle correnti dirette massime consentite in un tipico diodo aumenterà considerevolmente l’effettiva caduta di tensione diretta.
Nella polarizzazione inversa, un diodo ha un catodo positivo e un anodo negativo. C’è poca conduzione in entrambi i modelli a segnale piccolo e grande per il diodo polarizzato inversamente. Nella modalità di polarizzazione inversa, il diodo viene trattato quasi allo stesso modo sia nel modello a segnale piccolo che a quello grande. La differenza nel modello a grande segnale per un diodo polarizzato inversamente è la tensione di rottura inversa in cui un diodo si guasterà permanentemente se il diodo è autorizzato ad assorbire potenza, producendo un danno irreversibile alla giunzione positivo-negativo (PN) del diodo , una giunzione tra un semiconduttore di tipo positivo (P) e un semiconduttore di tipo negativo (N).
Per la modellazione di grandi segnali, cambieranno quasi tutte le caratteristiche del dispositivo attivo. Quando viene dissipata più potenza, la temperatura aumenta di solito portando ad un aumento del guadagno e delle correnti di dispersione per la maggior parte dei transistor. Con una progettazione adeguata, i dispositivi attivi sono in grado di controllare automaticamente qualsiasi possibilità di uno stato chiamato runaway. Ad esempio, nell’instabilità termica, le correnti di polarizzazione che mantengono le caratteristiche operative statiche di un dispositivo attivo possono progredire in una situazione estrema in cui viene assorbita sempre più potenza dal dispositivo attivo. Questo tipo di condizione viene evitato da opportuni resistori aggiuntivi nei terminali del dispositivo attivo che compensano i cambiamenti, proprio come un meccanismo di feedback negativo.