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Hallo,

kann in einem n-Kanal MOSFET (selbstsperrend) ein negativer Strom fließen. D. h. kann man den MOSFET so ansteuern, dass der Strom von Source nach Drain nicht über die Freilaufdiode sondern über den MOSFET selbst (also wirklich über Source nach Drain) fließt?

lg Wewa

Natürlich geht das. Ein MOSFET verhält sich im leitenden Zustand wie ein ohmscher Widerstand mit dem jeweiligen R_ds(on).

Diese Eigenschaft wird in vielerlei Applikationen verwendet, z.B. bei einem einfachen Verpolschutz per MOSFET.

Die Ansteuereung bleibt dieselbe wie im Normalbetrieb, nämlich bei einem N-Kanal-MOSFET eine ausreichend hohe positive Gate-Source-Spannung.

Eberhard

» über die Freilaufdiode
Es ist keine Freilaufdiode, sondern eine parasitäre, sie sich aus der Struktur des MOSFETs ergibt.

Parasitär deutet schon an, dass sie nicht gewollt ist, dementsprechend sind ihre Parameter nicht sonderlich berauchend, weshalb sie als Freilaufdiode im eigentlichen Sinne nicht wirklich taugt

» sondern über den MOSFET selbst (also
» wirklich über Source nach Drain) fließt?
Dass es funktioniert wurde ja schon gesagt, nur weshalb möchtest du das?
In dieser Konstellation kannst du den Strom ja nicht sperren.
Die Verlustleistung im FET ist auch entsprechend groß, wenn ein größerer Strom fließt, und das Gate nicht angesteuert wird.

» » über die Freilaufdiode
» Es ist keine Freilaufdiode, sondern eine parasitäre, sie sich aus der
» Struktur des MOSFETs ergibt.
»
» Parasitär deutet schon an, dass sie nicht gewollt ist, dementsprechend sind
» ihre Parameter nicht sonderlich berauchend, weshalb sie als Freilaufdiode
» im eigentlichen Sinne nicht wirklich taugt
»
» » sondern über den MOSFET selbst (also
» » wirklich über Source nach Drain) fließt?
» Dass es funktioniert wurde ja schon gesagt, nur weshalb möchtest du das?
» In dieser Konstellation kannst du den Strom ja nicht sperren.
» Die Verlustleistung im FET ist auch entsprechend groß, wenn ein größerer
» Strom fließt, und das Gate nicht angesteuert wird.

Dass diese Diode aufgrund des MOSFET-Aufbaus entsteht ist mir schon klar. Mich interessiert das genau wegen der schlechten Parameter dieser Diode. Genauer gesagt geht es um den Freilaufzustand in einem Wechselrichter. Also sollte in diesem Zustand der Strom möglichst über den MOSFET und nicht über die Diode geleitet werden um die Verluste gering zu halten....

» Die Ansteuereung bleibt dieselbe wie im Normalbetrieb, nämlich bei einem
» N-Kanal-MOSFET eine ausreichend hohe positive Gate-Source-Spannung.
»
» Eberhard

Liege ich dann mit folgender Annahme richtig?

"In diesem Fall, muss für eine Stromleitung über den n-Kanal MOSFET von Source nach Drain, das Gatepotential mindestens Sourcepotential + Threshold Spannung betragen."

» Genauer gesagt geht es um den Freilaufzustand in einem Wechselrichter. Also
» sollte in diesem Zustand der Strom möglichst über den MOSFET und nicht über
» die Diode geleitet werden um die Verluste gering zu halten....

Hallo,
gibt es da einen Schaltplan,
um sich das besser vorstellen zu können?
Also wenigstens von der Leistungsstufe, H-Brücke,
wie auch immer.

Gruß Steffen

» Liege ich dann mit folgender Annahme richtig?
»
» "In diesem Fall, muss für eine Stromleitung über den n-Kanal MOSFET von
» Source nach Drain, das Gatepotential mindestens Sourcepotential + Threshold
» Spannung betragen."

Stimmt. Wie gesagt, die Gate-Ansteuerung bleibt dieselbe wie im Normalbetrieb, nämlich bei einem N-Kanal-MOSFET eine ausreichend hohe positive Gate-Source-Spannung (für kleines R_ds(on) möglichst mehr als nur die Threshold-Spannung, siehe Kennlinie des jeweiligen MOSFETs).

Ein weiteres Beispiel für "verkehrten" Stromfluss ist der Low-Side-MOSFET bei einem synchronen DC/DC-Wandler.

Eberhard

» » Genauer gesagt geht es um den Freilaufzustand in einem Wechselrichter.
» Also
» » sollte in diesem Zustand der Strom möglichst über den MOSFET und nicht
» über
» » die Diode geleitet werden um die Verluste gering zu halten....
»
» Hallo,
» gibt es da einen Schaltplan,
» um sich das besser vorstellen zu können?
» Also wenigstens von der Leistungsstufe, H-Brücke,
» wie auch immer.
»
» Gruß Steffen

z. B. http://de.wikipedia.org/wiki/Vierquadrantensteller#mediaviewer/Datei:3-Fach-Halbbr%C3%BCcke_mit_FET.svg

» Dass diese Diode aufgrund des MOSFET-Aufbaus entsteht ist mir schon klar.
» Mich interessiert das genau wegen der schlechten Parameter dieser Diode.
» Genauer gesagt geht es um den Freilaufzustand in einem Wechselrichter. Also
» sollte in diesem Zustand der Strom möglichst über den MOSFET und nicht über
» die Diode geleitet werden um die Verluste gering zu halten....

Hallo,

das ist gängige Praxis und lässt sich bei einem PWM-gesteuerten Umrichter auch gar nicht so einfach vermeiden. Üblicherweise werden die Leistungshalbleiter in einem Brückenzweig immer komplementär angesteuert. Die Stromflussrichtung kann aber z.B. in der positiven Spannungshalbwelle in Abhängigkeit vom cos(phi) sowohl positiv als auch negativ sein. Man kann also nicht einfach einen MOSFET immer aus lassen. Will man sicherstellen, dass der Strom immer durch die antiparallele Diode fliesst, müsste man den Stromnulldurchgang ermitteln und dem entsprechend das Steuersignal des zutreffenden Schalters sperren.

Wegen der notwendigen Verrigelungszeit zwischen den Schaltern eines Brückenzweiges zur Vermeidung von Querströmen wird aber der Strom die ersten und letzten paar ns der Leitdauer durch die Diode fliessen. Somit wird in jedem Fall das Schaltverhalten und die Schaltverluste des Umrichters von der (Body-)Diode mitbestimmt. In vielen Power-MOSFETs ist die Bodydiode für so einen Einsatz entsprechend optimiert (kürzere Sperrerholungszeit, geringere Speicherladung, --> FREDFET) und hat Eigenschaften ähnlich einer großen, diskreten Fast Recovery Diode.

Grüße.

» Hallo,
»
» kann in einem n-Kanal MOSFET (selbstsperrend) ein negativer Strom fließen.
» D. h. kann man den MOSFET so ansteuern, dass der Strom von Source nach
» Drain nicht über die Freilaufdiode sondern über den MOSFET selbst (also
» wirklich über Source nach Drain) fließt?
»
» lg Wewa

Hallo,

die Frage hat sich denke ich inzwischen erübrigt. Allerdings habe ich auch danach gesucht und für Leute die später danach suchen werden möchte ich hiermit es beantworten.
Ja, die Kennlinie eines MOSFETs verhält sich im dritten Quadranten ähnlich wie im ersten Quadranten. Also ist ein N-MOS auch in Source-Drain Richtung leitfähig, wenn man am Gate eine entsprechende Spannung anlegt. Allerdings ist dabei zu beachten, dass auch die Drain-Sourcespannung dabei negativ sein muss.

Nähere Infos dazu: "Third Quadrant DC Output Characteristics of Low Voltage Trench MOSFETs" unter https://link.springer.com/content/pdf/bbm%3A978-1-4419-7560-7%2F1.pdf

MfG
ESANAL

» » Hallo,
» »
» » kann in einem n-Kanal MOSFET (selbstsperrend) ein negativer Strom
» fließen.
» » D. h. kann man den MOSFET so ansteuern, dass der Strom von Source nach
» » Drain nicht über die Freilaufdiode sondern über den MOSFET selbst (also
» » wirklich über Source nach Drain) fließt?

Schön, ich freu mich, diese Thema mitsamt der interessanten Antwort hier gefunden zu haben, weil mich genau DAS auch grad interessiert. Das musste dafür sein, dieses "alte" Thema noch mal hochzuholen.

» die Frage hat sich denke ich inzwischen erübrigt. Allerdings habe ich auch
» danach gesucht und für Leute die später danach suchen werden möchte ich
» hiermit es beantworten.
» Ja, die Kennlinie eines MOSFETs verhält sich im dritten Quadranten ähnlich
» wie im ersten Quadranten. Also ist ein N-MOS auch in Source-Drain Richtung
» leitfähig, wenn man am Gate eine entsprechende Spannung anlegt.

Wenn ich es richtig gelesen habe, u.U. (z.B. Vgs = ca. 2V) sogar noch besser, also teils weniger Rds-on als im 1. Quadranten, teils sogar total umgedrehtes Verhalten..


» Allerdings ist dabei zu beachten, dass auch die Drain-Sourcespannung dabei negativ
» sein muss.
»
» Nähere Infos dazu: "Third Quadrant DC Output Characteristics of Low Voltage
» Trench MOSFETs" unter
» https://link.springer.com/content/pdf/bbm%3A978-1-4419-7560-7%2F1.pdf

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Grüße
Michael

» » » Hallo,
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» » » kann in einem n-Kanal MOSFET (selbstsperrend) ein negativer Strom
» » fließen.
» » » D. h. kann man den MOSFET so ansteuern, dass der Strom von Source nach
» » » Drain nicht über die Freilaufdiode sondern über den MOSFET selbst
» (also
» » » wirklich über Source nach Drain) fließt?
»
» Schön, ich freu mich, diese Thema mitsamt der interessanten Antwort hier
» gefunden zu haben, weil mich genau DAS auch grad interessiert. Das musste
» dafür sein, dieses "alte" Thema noch mal hochzuholen.
»
Praktische Anwendung:

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Und noch ein solcher Fall:
http://www.elektronik-kompendium.de/forum/forum_entry.php?id=238071&page=0&category=all&order=time