Feldeffekttransistoren

Ein Feldeffekttransistor (FET) ist ein elektronisches Bauteil, das Ströme und Spannungen Steuern kann. Im Unterschied zum Bipolartransistor wird ein FET nicht durch einen Stromstärke, sondern durch eine elektrische Spannung am sogenannten „Gate“ gesteuert.

Aufbau

Ein FET besitzt drei Anschlüsse:

• Source (S): Hier fließen die Elektronen hinein
• Drain (D): Hier fließen die Elektronen hinaus
• Gate (G): Steuert den Stromfluss zwischen Source und Drain

Funktionsweise

Am FET wird der elektrische Stromstärke durch ein elektrisches Feld beeinflusst, das sich zwischen Gate und Source aufbaut. Wird am Gate eine bestimmte Spannung angelegt, verändert sich die Leitfähigkeit des Halbleiterkanals zwischen Source und Drain – und der Stromstärke kann fließen (oder eben nicht).

Merke

Ein FET wird spannungsgesteuert (nicht stromgesteuert) und benötigt am Gate fast keinen Strom, solange die Spannung konstant bleibt.

Typen

Es gibt verschiedene FET-Typen, am wichtigsten sind:

• MOSFET (Metall-Oxid-Halbleiter-Feldeffekttransistor)
• J-FET (Junction-Feldeffekttransistor)

Notizen:

CMOS-Technik: Bei MOSFETs in CMOS-Schaltungen gibt es einen Bulk-Anschluss (Substrat), der beim N-Kanal an $V_{SS}$ (GND) und beim P-Kanal an $V_{DD}$ liegt. In diskreten MOSFETs ist der Bulk intern mit Source verbunden.

Gate-Strom $I_G$: Bei einem FET fließt praktisch kein Gate-Strom ($I_G\approx 0$), da das Gate durch eine Oxidschicht isoliert ist. Ausnahme: Umschaltvorgänge (Laden/Entladen der Gate-Kapazität).

Variablen

• Drain‑Source‑Spannung $U_{DS}$

• Drain Strom $I_D$

• Gate‑Source‑Spannung $U_{GS}$

• $I_{DSS}$: Drain‑Source‑„Kurzschlussstrom“ (bei (U_{GS}=0); typisch für JFET‑Daten).

• $U_{GS(\text{OFF})}$: „Abschnürspannung“/Sperrspannung am Gate—ab hier ist der Kanal praktisch zu (Drainstrom geht gegen 0).

• $U_{DS\text{sat}}$: Drain‑Source‑Sättigungsspannung (Übergang vom linearen Bereich in den Sättigungs-/Abschnürbereich).

Was kann man damit rechnen?

• Gleichstromleistung am FET:

$P=U_{DS}\cdot I_D$

• Eingangswiderstand aus Gate‑Leckstrom (bei (U_{DS}=0)):

$R_{GS}=\frac{U_{GS}}{I_{GSS}}$

Bilder rechts

• Zeigt die Bezugsrichtungen (Pfeile/Polungen) für Strom und Spannung beim IGFET/MOSFET (Verarmungstyp) und beim JFET – damit man weiß, wie (U_{GS}), (U_{DS}) und (I_D) im Schaltbild „gezählt“ werden.

Unten: Aufgaben/Beispiel

• Rechenübungen wie: Leistung, Drainstrom, Gate‑Leckstrom/Eingangswiderstand, sowie Werte aus Kennlinien ablesen.

Wenn du willst: Sag mir, welche Aufgabe (z. B. 1–9) du meinst oder lade die Kennlinien-Seite mit hoch, dann rechne ich sie mit dir Schritt für Schritt durch.