Übung 10: Feldeffekt-Transistor Aufgabe/Auftrag Beantworten Sie
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Übung 10: Feldeffekt - Transistor Aufgabe / Auftrag © Beantworten Sie die Leitfragen © Ergänzen Sie den Bestückungsplan des Transistormoduls ( Übung 6 ) © Besprechen Sie die Ergebnisse zu Leitfragen und zur Bestückungsergänzung mit Ihrem Ausbilder © Erweitern Sie das Transistormodul nach Ihren Planungsunterlagen © Stellen Sie die Eingangsspannung von 12 Volt DC ein und messen Sie diese an den Schaltern S BUS 2a und S Bus 32c © Stellen Sie die vorgegebenen Spannungswerte UDS ein © Messen Sie die Ströme ID und tragen Sie die Messwerte in die Tabelle ein © Erstellen Sie aus den von Ihnen ermittelten Messwerten die Kennlinie des Feldeffekt Transistors BF 245 B auf dem Vordruck „ Kennlinienfeld “ © Beantworten Sie die Kontrollaufgabe + UB 12 V S BUS 2a S4 R8 1kΩ R9 10kΩ V3 BF 245 B 0V S BUS 32c Messwerttabelle für V3 © RAG Aktiengesellschaft UDS / V 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 ID / mA Schalten, Messen, Prüfen / Teil Halbleiter und Grundschaltungen Elektrotechnik Aufnahme der Kennlinie eines Feldeffekt - Transistors Aufgabe / Auftrag Aufgabe / Auftrag Übung 10 27 Feldeffekt-Transistoren P - Kanal Sperrschicht - FET N - Kanal Sperrschicht - FET D D G S S G N - Kanal - MOS - FET selbstleitend P - Kanal - MOS - FET selbstleitend S D G S D G N - Kanal - MOS - FET selbstsperrend P - Kanal - MOS - FET selbstsperrend D D G G S N - Kanal Sperrschicht - FET S D n G p p + UDS Feldeffekt - Transistoren Feldeffekt - Transistoren werden auch als „ Unipolare Transistoren “ bezeichnet. Die Anschlussbezeichnungen lauten Gate ( G ), Source ( S ) und Drain ( D ). Im Gegensatz zum bipolaren Transistor erfolgt die Steuerung des Drainstroms praktisch leistungslos über die Höhe der Gate - Source - Spannung ( UGS ). Die Polaritäten der angelegten Spannungen werden durch die Schichtenfolge festgelegt. Der kleine Gatestrom dieser Sperrschicht Feldeffekt - Transistoren ( JFET ) lässt sich durch den Einsatz von MOS - FET bis auf einen vernachlässigbaren Reststrom unterdrücken ( MOS = Metall - Oxid - Semikonductor ). Diese Transistoren werden auch als Isolierschicht - Feldeffekt - Transistoren ( IG - FET ) bezeichnet. Selbstsperrende FET besitzen ohne Gatespannung ( UGS = 0 V ) keinen leitfähigen Kanal. Erst durch das Anlegen einer entsprechend gepolten Spannung entsteht ein leitfähiger Kanal zwischen Drain und Source ( Anreicherungstyp ). Sie sind als N - und P - Kanal MOS - FET erhältlich. UGS Selbstleitende FET besitzen auch ohne Gatespannung einen leitfähigen Kanal ( Verarmungstyp ). Sie sind als N - / P - Kanal MOS - FET und als N - / P - Kanal JFET erhältlich. n + S P - Kanal Sperrschicht - FET D p G UGS UDS n n + Aufgrund des hohen Eingangswiderstandes und der nahezu leistungslosen Steuerung werden Feldeffekt - Transistoren in Schaltstufen, Verstärkern und Oszillatoren eingesetzt. + © RAG Aktiengesellschaft p S Schalten, Messen, Prüfen / Teil Halbleiter und Grundschaltungen Elektrotechnik Aufnahme der Kennlinie eines Feldeffekt - Transistors Information Feldeffekt - Transistoren Übung 10 28 ID UGS = - 1 V Über die Gatespannung U GS lässt sich der Drainstrom steuern. Oberhalb der Abschnürgrenze bleibt der Strom I D nahezu stabil. Jede Spannung U GS besitzt eine eigene Kennlinie. UGS = - 2 V Grenzwerte UGS = 0 V UGS = - 3 V Ptot UDS Kennlinienfeld eines N-Kanal-Sperrschicht-FET Für jeden Feldeffekt - Transistor werden vom Hersteller Grenzwerte angegeben, die den Arbeitsbereich bestimmen. Folgende Grenzwerte sollen nicht überschritten werden: die maximale Drain-Source-Spannung U DSmax der maximale Drainstrom I Dmax die Gesamtverlustleistung Ptot die höchste Sperrschichttemperatur ϑj Darüber hinaus darf die Verlustleistung P Vmax die Gesamtverlustleistung nicht überschreiten. P Vmax = U DS . I D Die Verlustleistung für eine bestimmte Umgebungstemperatur lässt sich wie folgt berechnen: PVzul = ϑj-ϑU R thU ϑ U = Umgebungstemperatur © RAG Aktiengesellschaft RthU = Wärmewiderstand Schalten, Messen, Prüfen / Teil Halbleiter und Grundschaltungen Elektrotechnik Aufnahme der Kennlinie eines Feldeffekt - Transistors Information Übung 10 29 1. Welche Vorteile hat die Reihenschaltung von R8 und R9 in der Schaltung? 2. Welcher Transistortyp wird in Ihrer Übung verwendet? 3. Worin unterscheiden sich bipolare und unipolare Transistoren? 4. 5. © RAG Aktiengesellschaft Leitfragen ? Wie lauten die Anschlussbezeichnungen des von Ihnen eingesetzten unipolaren Transistors? Mit welchen Anschlussbezeichnungen eines bipolaren Transistors sind sie vergleichbar? Welche Bedeutung haben folgende Begriffe: Selbstsperrender N - Kanal - MOS - FET, selbstleitender P - Kanal - MOS - FET, Abschnürgrenze? Schalten, Messen, Prüfen / Teil Halbleiter und Grundschaltungen Elektrotechnik Aufnahme der Kennlinie eines Feldeffekt - Transistors Leitfragen Leitfragen Übung 10 30
