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Hallo, da bin ich mal wieder

und weil ich nächste Woche eine klitzekleine Klausur schreiben muss, fallen mir so nach und nach ein paar Fragen ein:

Teil I


Aufg. 1: Mit Zunahme der Temperatur nimmt der Drainstrom ab. Wie lässt sich das erklären und anhand welcher Gleichungen bzw. Formeln?

Vielleicht über die Beweglichkeit???

Aber warum nimmt diese dann ab. Liegt das daran, dass sich im Kanal immer mehr Ladungsträger tummeln? Eigentlich nimmt aber doch die Kanalfläche auch zu, durch Vergrößerung der Spannung ---> Vergrößerung Inversionskanal????


Aufg. 2. Unterschied zwischen einem selbstleitenden und selbstsperrenden FET?

Der selbstleitende FET besitzt bereits im spannungslosen Zustand einen Übertragungskanal für Ladungsträger zwischen Source und Drain. Bei einem selbstsperrenden FET wird erst für ein entsprechender Inversionskanal gebildet.


Aufg. 3. In welchem Teilbereich des Durchlassbereiches verhält sich der MOS-FET wie ein ohmscher Widerstand? Geben Sie die Gleichung für den Widerstand an.

Da hab’ ich nix in meinem Skript gefunden. Der Bereich selbst müsste der Triodenbereich sein, da es hier noch zu keiner Kanalabschnürung kommt. Aber weiter komme ich nicht....


---- break

eigentlich kommt noch die Aufgabe 4 - aber ich weiß gar nicht, ob ihr einen Formeleditor habt??? Und ohne ist das wahrscheinlich unübersichtlich. Aber wenn ihr mir bei 1 - 3 schon mal ein paar Informationen geben könntet, dann wäre das schon super.


Liebe Grüße
Herby

P.S.: Habe diese Fragen (incl. Aufg.4) auch schon unter:
http://www.matheraum.de/read?i=296342
gestellt

» Hallo, da bin ich mal wieder
»
» und weil ich nächste Woche eine klitzekleine Klausur schreiben muss,
» fallen mir so nach und nach ein paar Fragen ein:
»
» Teil I
»
»
» Aufg. 1: Mit Zunahme der Temperatur nimmt der Drainstrom ab. Wie lässt
» sich das erklären und anhand welcher Gleichungen bzw. Formeln?
»
» Vielleicht über die Beweglichkeit???
»
» Aber warum nimmt diese dann ab. Liegt das daran, dass sich im Kanal immer
» mehr Ladungsträger tummeln? Eigentlich nimmt aber doch die Kanalfläche
» auch zu, durch Vergrößerung der Spannung ---> Vergrößerung
» Inversionskanal????
»
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» Aufg. 2. Unterschied zwischen einem selbstleitenden und selbstsperrenden
» FET?
»
» Der selbstleitende FET besitzt bereits im spannungslosen Zustand einen
» Übertragungskanal für Ladungsträger zwischen Source und Drain. Bei einem
» selbstsperrenden FET wird erst für ein entsprechender Inversionskanal
» gebildet.
»

edit: die Aufgabe 3 hat sich erledigt, steht doch im Skript - wer lesen kann ...

» Aufg. 3. In welchem Teilbereich des Durchlassbereiches verhält sich der
» MOS-FET wie ein ohmscher Widerstand? Geben Sie die Gleichung für den
» Widerstand an.
»
» Da hab’ ich nix in meinem Skript gefunden. Der Bereich selbst müsste der
» Triodenbereich sein, da es hier noch zu keiner Kanalabschnürung kommt.
» Aber weiter komme ich nicht....


lg
Herby

» » Hallo, da bin ich mal wieder
» »
» » und weil ich nächste Woche eine klitzekleine Klausur schreiben muss,
» » fallen mir so nach und nach ein paar Fragen ein:
» »
» » Teil I
» »
» »
» » Aufg. 1: Mit Zunahme der Temperatur nimmt der Drainstrom ab. Wie lässt
» » sich das erklären und anhand welcher Gleichungen bzw. Formeln?
» »
» » Vielleicht über die Beweglichkeit???

Richtig! Die Formel dafür kannst Du Dir in der Fachliteratur besorgen. ( µ(T) ~ T^(-3/2) )

» » Aber warum nimmt diese dann ab. Liegt das daran, dass sich im Kanal
» immer
» » mehr Ladungsträger tummeln? Eigentlich nimmt aber doch die Kanalfläche
» » auch zu, durch Vergrößerung der Spannung ---> Vergrößerung
» » Inversionskanal????

Das ist ein anderer Zusammenhang, nämlich Ids = f(Uds),
also die Ausgangskennlinie des FETs, wobei konstante Temperatur angenommen wird (dabei handelt es sich also NICHT um die Temperaturabhängigkeit, sondern um die Spannungsabhängigkeit des Drainstroms).

» » Aufg. 2. Unterschied zwischen einem selbstleitenden und
» selbstsperrenden
» » FET?
» »
» » Der selbstleitende FET besitzt bereits im spannungslosen Zustand einen
» » Übertragungskanal für Ladungsträger zwischen Source und Drain.

Auch richtig! Beim selbstleitenden FET (auch depletion-FET
genannt) existiert zwischen S und D ein durchgehender Kanal desselben Leitfähigkeit-Typs (z.B. n-Kanal), der durch Anlegen einer (neg.) Sperrspannung zwischen p-Gate und n-Source abgeschnürt werden kann. Das Gate ist (im obigen Fall) p-dotiert, und die mit steigender Sperrspannung sich ausdehnende Raumladungszone schnürt den Kanal ab, s. z.B. @ Thomas Schaerer: http://www.elektronik-kompendium.de/sites/bau/1101211.htm
bei "Funktionsweise".

» » Bei einem selbstsperrenden FET wird erst ein
» » entsprechender Inversionskanal gebildet.

Wieder richtig. Man nennt diese auch "enhancement-FETs", und die sind - bei Sperrschicht- oder auch jFETs genannt
(j für junction) - viel seltener, da aufwendiger in der Herstellung. Hier werden die Dotierungen so gewählt, dass die Raumladungszone (RLZ) der Gate-Source-Sperrschicht schon bei Uds=0V den Kanal abschnürt. Erst durch "Abbau" dieser RLZ durch eine (beim n-Kanal FET) positive Spannung zwischen G & S wird der Kanal durchlässig. Natürlich geht das bei Si-jFETs nur gut bis zu Ugs <= +0.5V , weil darüber schon ein merklicher Gate-Strom in Flussrichtung fließen würde.
Aus diesem Grund stellt man enhancement-FETs fast ausschließlich als MOSFETs her. Hierbei ist das Gate vom S-D-Kanal durch eine extrem dünne isolierende (meist SiO2-) Schicht getrennt, und wirkt durch Influenz, weil eine positive Spannung an der Gate-Elektrode (wieder auf einen n-Kanal-MOSFET bezogen) im p-dotierten Gebiet unter ihr eine entsprechende Ansammlung von Elektronen bewirkt,
die dann - wenn bei genügend hoher Ugs überall zwischen den n-dotierten S- & D-Bereichen vorhanden - einen leitenden n-Kanal bilden (s. z.B. wieder hier im ELKO bei Thomas Schaerer:
http://www.elektronik-kompendium.de/sites/bau/0510161.htm
).

» edit: die Aufgabe 3 hat sich erledigt, steht doch im Skript - wer lesen
» kann ...
»
» » Aufg. 3. In welchem Teilbereich des Durchlassbereiches verhält sich der
» » MOS-FET wie ein ohmscher Widerstand? Geben Sie die Gleichung für den
» » Widerstand an.
» »
» » Da hab’ ich nix in meinem Skript gefunden. Der Bereich selbst müsste
» der
» » Triodenbereich sein, da es hier noch zu keiner Kanalabschnürung kommt.
» » Aber weiter komme ich nicht....
»
»
» lg
» Herby

--
Gruß, erikl

Hallo erikl

» » »
» » » Aufg. 1: Mit Zunahme der Temperatur nimmt der Drainstrom ab. Wie
» lässt
» » » sich das erklären und anhand welcher Gleichungen bzw. Formeln?
» » »
» » » Vielleicht über die Beweglichkeit???
»
» Richtig! Die Formel dafür kannst Du Dir in der Fachliteratur besorgen. (
» µ(T) ~ T^(-3/2) )

Die Formel für die Beweglichkeit ist auch in meinem Skript zu finden, aber die Verbindung zum Drainstrom fehlte.

» » » Aber warum nimmt diese dann ab. Liegt das daran, dass sich im Kanal
» » immer
» » » mehr Ladungsträger tummeln? Eigentlich nimmt aber doch die
» Kanalfläche
» » » auch zu, durch Vergrößerung der Spannung ---> Vergrößerung
» » » Inversionskanal????
»
» Das ist ein anderer Zusammenhang, nämlich Ids = f(Uds),
» also die Ausgangskennlinie des FETs, wobei konstante Temperatur angenommen
» wird (dabei handelt es sich also NICHT um die Temperaturabhängigkeit,
» sondern um die Spannungsabhängigkeit des Drainstroms).

Ok

» » » Aufg. 2. Unterschied zwischen einem selbstleitenden und
» » selbstsperrenden
» » » FET?
» » »
» » » Der selbstleitende FET besitzt bereits im spannungslosen Zustand
» einen
» » » Übertragungskanal für Ladungsträger zwischen Source und Drain.
»
» Auch richtig! Beim selbstleitenden FET (auch depletion-FET
» genannt) existiert zwischen S und D ein durchgehender Kanal desselben
» Leitfähigkeit-Typs (z.B. n-Kanal), der durch Anlegen einer (neg.)
» Sperrspannung zwischen p-Gate und n-Source abgeschnürt werden kann. Das
» Gate ist (im obigen Fall) p-dotiert, und die mit steigender Sperrspannung

das Gate ist p-dotiert??? Muss ich nochmal nachlesen. Wenn es doch p-dotiert ist, dann rufe ich doch nur noch mehr Elektronen in den Kanal, oder nicht?

» sich ausdehnende Raumladungszone schnürt den Kanal ab, s. z.B. @ Thomas
» Schaerer: http://www.elektronik-kompendium.de/sites/bau/1101211.htm
» bei "Funktionsweise".

» » » Bei einem selbstsperrenden FET wird erst ein
» » » entsprechender Inversionskanal gebildet.
»
» Wieder richtig. Man nennt diese auch "enhancement-FETs", und die sind -
» bei Sperrschicht- oder auch jFETs genannt
» (j für junction) - viel seltener, da aufwendiger in der Herstellung. Hier
» werden die Dotierungen so gewählt, dass die Raumladungszone (RLZ) der
» Gate-Source-Sperrschicht schon bei Uds=0V den Kanal abschnürt. Erst durch
» "Abbau" dieser RLZ durch eine (beim n-Kanal FET) positive Spannung
» zwischen G & S wird der Kanal durchlässig. Natürlich geht das bei Si-jFETs
» nur gut bis zu Ugs <= +0.5V , weil darüber schon ein merklicher Gate-Strom

du meinst DRAIN-Strom oder?

» in Flussrichtung fließen würde.
» Aus diesem Grund stellt man enhancement-FETs fast ausschließlich als
» MOSFETs her. Hierbei ist das Gate vom S-D-Kanal durch eine extrem dünne
» isolierende (meist SiO2-) Schicht getrennt, und wirkt durch Influenz, weil
» eine positive Spannung an der Gate-Elektrode (wieder auf einen
» n-Kanal-MOSFET bezogen) im p-dotierten Gebiet unter ihr eine entsprechende
» Ansammlung von Elektronen bewirkt,
» die dann - wenn bei genügend hoher Ugs überall zwischen den n-dotierten
» S- & D-Bereichen vorhanden - einen leitenden n-Kanal bilden (s. z.B.
» wieder hier im ELKO bei Thomas Schaerer:
» http://www.elektronik-kompendium.de/sites/bau/0510161.htm
» ).

Vielen Dank für deine ausführlichen Erklärungen

Liebe Grüße
Herby

» » Das Gate ist (im obigen Fall) p-dotiert, und die mit
» » steigender Sperrspannung ...
»
» das Gate ist p-dotiert??? Muss ich nochmal nachlesen.

Na klar! Z.B. in dem u. erwähnten Kompendium

» Wenn es doch p-dotiert ist, dann rufe ich doch nur noch
» mehr Elektronen in den Kanal, oder nicht?

Nein. Wenn man (beim n-FET) eine neg. (Sperr-)Spannung zwischen G und S anlegt, schnürt die in das n-Gebiet ...
» » sich ausdehnende Raumladungszone [schnürt] den Kanal
» » ab, s. z.B. @ ThomasSchaerer: http://www.elektronik-kompendium.de/sites/bau/1101211.htm
» » bei "Funktionsweise".


» » » » Bei einem selbstsperrenden FET wird erst ein
» » » » entsprechender Inversionskanal gebildet.
» » ...
» » nur gut bis zu Ugs <= +0.5V , weil darüber schon ein
» » merklicher Gate-Strom in Flussrichtung fließen würde.
»
» du meinst DRAIN-Strom oder?

Nein, GATE-Strom, da in diesem Fall das Gate in Vorwärtsrichtung gegen die Source vorgespannt wird (beim selbstsperrenden n-FET also pos. Spannung am p-dotierten G gegen die n-dotierte S). Nur so kann die RLZ im n-Kanalgebiet soweit abgebaut werden, dass der Kanal durchlässig wird. Natürlich fließt dabei ein (zunächst sehr geringer) Flussstrom vom p-Gate zur n-Source. Deshalb kann die pos. Gatespannung (bei Si-FETs) nur bis ca. 0.5V ausgenutzt werden (bis dahin muss der Kanal schon genügend leitend sein), weil sonst (s.o.). Darüber würde aus dem n-FET ein bipolarer npn-Transistor werden (allerdings bei dieser Bauart mit vernachlässigbarer Stromverstärkung, weil das p-dotierte G nicht wie die Basis eines npn-Transistors zwischen E und C liegt, sondern nur an den n-Kanal zwischen S und D angrenzt).

Aus diesem Grund gibt es nur ganz wenige selbstsperrende
(enhancement) jFETs. Mit dem MOSFET (immer selbstsperrend) umgeht man dieses Problem.

» Vielen Dank für deine ausführlichen Erklärungen

Gerne!

--
Gruß, erikl

Hallo,

da bin ich wieder, war kurz in Koblenz


Oh Mann, ich bin hier irgendwie mit dem MOS durcheinander geraten. Sorry

Ok, dann verstehe ich das nun auch - vielen Dank

und

lg
Herby

» Aus diesem Grund gibt es nur ganz wenige selbstsperrende
» (enhancement) jFETs. Mit dem MOSFET (immer selbstsperrend) umgeht man
» dieses Problem.

Es gibt auch selbstleitende MOSFETs.

» Es gibt auch selbstleitende MOSFETs.

Radio Eriwan: Im Prinzip, ja. Siehe:
http://de.wikipedia.org/wiki/Metal_Oxide_Semiconductor_Field_Effect_Transistor

Aber einen realen hab' ich nicht gefunden. Kennst Du einen?

--
Gruß, erikl

» » Es gibt auch selbstleitende MOSFETs.
»
» Radio Eriwan: Im Prinzip, ja. Siehe:
» http://de.wikipedia.org/wiki/Metal_Oxide_Semiconductor_Field_Effect_Transistor
»
» Aber einen realen hab' ich nicht gefunden. Kennst Du einen?

Einige! Schau doch einfach mal nach 'depletion MOSFET'.

» » Aber einen realen hab' ich nicht gefunden. Kennst Du einen?
»
» Einige! Schau doch einfach mal nach 'depletion MOSFET'.

Hast Recht, x y, gibt doch etliche, sogar von Inferno
BSS1[3-6]9, BSP{129,135,149}
oder auch 2N{3631,3796,3797,4039} (andere Hersteller).
Hauptanwendung anscheinend in (Smart) Power Apps, also bei Invertern.

Danke! (Und wer Recht hat, zahlt a Maß! )

--
Gruß, erikl