Wie funktioniert ein MOSFET-MOSFET steht für Metalloxid-Halbleiter-Feldeffekttransistor. Wie jeder herkömmliche Transistor ist er eine Art von Transistor mit vielen Anwendungen in der modernen Leistungselektronik. Seine Funktionsweise beruht darauf, wie der Strom durch ihn fließt. Es ist wichtig zu wissen, dass es viele Variationen bei der Verwendung von MOSFETs in verschiedenen Schaltungen gibt. In diesem Artikel geht es um die Funktionsweise von MOSFETs, die Grundtypen von MOSFETs, die Vorteile gegenüber BJTs und ihre Anwendungen. Außerdem erfährst du, wie du MOSFETs in deinen Schaltungen einsetzen kannst.
Los geht’s!
Wie funktioniert ein MOSFET-Was it in MOSFET?
Ein MOSFET ist ein kompakter Transistor. Transistoren sind Halbleiterbauelemente, die zur Steuerung des Stromflusses verwendet werden, indem sie regulieren, wie viel Spannung durch sie fließt.
Der Unterschied zu einem BJT besteht darin, wie er den Stromfluss steuert. Bei MOSFETs bestimmt die an den Gate-Bereich angelegte Spannung, wie viel Strom vom Drain zur Source fließt. Dieser Eigenschaft verdanken MOSFETs ihren Namen – Metall-Oxid-Halbleiter-Feldeffekttransistoren. Interessanterweise können diese Transistoren ein Signal verstärken oder nur eine bestimmte Art elektrischer Ladungsträger durchlassen.
(MOSFET-STRUKTUR)
Kurz gesagt handelt es sich um ein Gerät mit drei Anschlüssen, das den elektrischen Fluss in einem geschlossenen Stromkreis bestimmt. Seine primären Strukturanschlüsse sind: Source (S), Gate (G) und Drain (D). Was es tut, hängt von der angelegten Gate-Spannung ab. Betrachtet man jedoch seinen Körper, dann ist der MOSFET ein Gerät mit vier Anschlüssen.
(MOSFET mit elektronischem Computer-Hardware-Hintergrund)
Wie funktioniert ein MOSFET-Grundtypen von MOSFETs
Es gibt drei Grundtypen von MOSFETs.
Der erste Typ ist der „N-Kanal-MOSFET im Anreicherungsmodus“ oder auch „n-Kanal-MOSFET“ genannt. Er ermöglicht den Stromfluss durch den Kanal zwischen Drain und Source auch dann, wenn an seinen Anschlüssen keine Eingangsspannung anliegt. Das bedeutet auch, dass er kein Gate-Signal für den Betrieb benötigt und daher in einfachen digitalen Schaltungen hilfreich ist. Hier sind die Stifte physisch getrennt.
(N-Kanal-MOSFET im Anreicherungsmodus)
Der zweite Typ von MOSFETs ist der „N-Kanal-Verarmungsmodus“ oder normalerweise ausgeschaltet (n-Kanal). Dieser Typ benötigt eine negative Spannung, um sich einzuschalten und den Fluss elektrischer Ströme zu ermöglichen. Außerdem hat er den Vorteil, dass dieser Transistortyp im ausgeschalteten Zustand wie ein Widerstand wirkt. Daher ist er für bestimmte Anwendungen, die eine Kontrolle der Eingangsspannung erfordern, sehr nützlich. Die Stifte sind physisch miteinander verbunden.
(N-Kanal-MOSFET im Verarmungsmodus)
Drittens ist der „P-Kanal-MOSFET-Transistor im Verarmungsmodus“ normalerweise ausgeschaltet (p-Kanal-MOSFET). Dieser Typ blockiert jeglichen Stromfluss durch ihn, es sei denn, eine positive Ladung fließt über seine Anschlüsse. Das bedeutet, dass dieser Transistortyp wie ein Isolator wirkt. Er eignet sich daher nicht für bestimmte Anwendungen, bei denen ständig Strom fließen muss.
(P-Kanal-MOSFET im Verarmungsmodus)
Schließlich gibt es noch den „P-Kanal-MOSFET im Anreicherungsmodus“ oder den normalerweise eingeschalteten (p-Kanal) MOSFET. Dieser Typ erfordert eine Gate-Source-Spannung von Null für die Stromleitung. Außerdem hat er gegenüber seinem n-Kanal-Pendant den Vorteil, dass er im ausgeschalteten Zustand keine Energie abgibt. Diese Eigenschaft ermöglicht seine Verwendung in Schaltanwendungen.
(P-Kanal-MOSFET mit Anreicherungsmodus)
Wie funktioniert ein MOSFET?
Als Erstes sollten wir darüber sprechen, wie ein MOSFET funktioniert. Die Antwort wird Sie vielleicht überraschen!
(MOSFET Schematische Darstellung)
Ein MOSFET funktioniert, indem er je nach der angelegten Spannung entweder Strom über seine Anschlüsse fließen lässt oder nicht. Er arbeitet auf der Grundlage eines elektrischen Feldeffekts, der durch die an der Halbleiteroberfläche neben der Metalloxidschicht angelegte Spannung erzeugt wird. Dadurch kann der MOSFET entweder als p-Typ oder als n-Typ arbeiten.
Die Gate-Elektrode steuert die Kanalleitfähigkeit zwischen dem Kanal an der Source und dem Drain-Bereich innerhalb des Bauelements. Aufgrund dieses Funktionsprinzips funktioniert der Transistor wie ein idealer Schalter. Auf diese Weise können wir steuern, wie der Strom durch unseren Schaltkreis fließt.
Auf diese Weise können Sie einen MOSFET verwenden. Indem man kontrolliert, wie viel Spannung durch den Gate-Bereich fließt, kann man den Drain-Strom im Drain-Source-Kanal bestimmen.
(MOSFET-Symbol für Inline-Design)
NB: Es ist wichtig zu beachten, dass sich MOSFET-Transistoren und BJT-Transistoren leicht unterscheiden. Bei BJTs fließt der Strom vom Kollektor zum Emitter, während bei MOSFETs dieser Fluss zwischen Source und Drain stattfindet. Wenn die an den Gate-Anschluss angelegte Spannung eine bestimmte Schwellenspannung überschreitet, beginnt der Strom zu fließen.
Wie funktioniert ein MOSFET-Vorteile von MOSFET gegenüber BJT
Die Vorteile eines MOSFET gegenüber einem BJT sind folgende:
Erstens lassen sich mit MOSFETs kompaktere Schaltungen herstellen.
Zweitens benötigen MOSFETs weniger Strom und Energie als BJT-Transistoren, wodurch sie insgesamt effizienter sind. Da es keinen Basisstrom gibt, verbraucht der Baustein im ausgeschalteten Zustand nur sehr wenig Energie.
Drittens sind MOSFETs billiger in der Herstellung als BJT-Transistoren. Daher sind sie die bevorzugte Wahl, wenn es um die Entwicklung von Schaltungen für den Heimgebrauch oder für Bastler geht.
Außerdem können MOSFETs in Umgebungen mit hohen Temperaturen arbeiten, da ihr Gate-Anschluss nicht isoliert werden muss wie bei einem PNP-Transistor. Das macht ihn nützlich für Anwendungen, bei denen die Temperaturen sehr hoch werden.
Schließlich eignen sich MOSFETs für die Spannungsverstärkung, da sie zwei leitende Anschlüsse haben. Diese Eigenschaft ermöglicht einen größeren Stromfluss durch den Schaltkreis, wenn er sich im Durchlasszustand befindet. Im Gegensatz dazu benötigen BJTs nur einen Anschluss, um einen elektrischen Strom vom Drain- zum Source-Anschluss oder umgekehrt zu leiten.
(Computer-Ingenieur Pinzette)
Anwendungen von MOSFET
MOSFET als Schalter
MOSFETs sind sehr nützlich für elektrische Energieanwendungen, um Spannungen zu steuern. Er kann dies leicht tun, indem er den Stromfluss über den Gate-Anschluss steuert. Dadurch wird er entweder ein- oder ausgeschaltet (ähnlich wie ein Primärschalter). Dies macht MOSFETs zu idealen Bauelementen, die als Schnittstelle zwischen Stromquellen und Geräten, die mit Strom versorgt werden müssen, dienen.
(Mosfet also Schalter)
Ein Anwendungsbeispiel für einen n-Kanal-MOSFET. Wenn der Schalter gedrückt wird, leuchtet die LED auf.
QUELLE; Wiki Commons
Verstärkungsanwendungen
MOSFETs können auch den durch sie fließenden Strom verstärken, indem sie im eingeschalteten Zustand größere elektrische Ströme durch ihre Drain-Elektrode fließen lassen. Dadurch eignen sich MOSFETs für Anwendungen, die eine Spannungsverstärkung erfordern (z. B. die Verstärkung von Schallwellen).
Dynamische Anwendungen
MOSFETs sind hilfreich bei Anwendungen, bei denen sie ihren Zustand schnell ändern müssen, was sie zu wertvollen Bauteilen in Schaltkreisen macht, die viele Schaltvorgänge erfordern.
Als spannungsgesteuerte Widerstände oder variable Widerstände
Wenn MOSFETs in Anwendungen als Aus-Schalter fungieren, eignen sie sich als Bauelemente für die Herstellung von variablen oder spannungsgesteuerten Widerständen.
(Transistoren)
Fazit
Zusammenfassend lässt sich sagen, dass MOSFETs geeignete Transistorbauelemente sind und in einer Vielzahl von Anwendungen hilfreich sein können. Sie sind einfach zu verwenden und zu verstehen.
Wir hoffen, du hast gelernt, wie ein MOSFET funktioniert und wie du ihn im täglichen Leben einsetzen kannst! Wenn Sie weitere Fragen haben, lassen Sie es uns bitte wissen. Wir helfen Ihnen gerne weiter.
