Moin,
Wir haben zur Zeit das Thema FETs. Habe noch nicht ganz verstanden wo
der Unterschied zwischen Spannungs und Stromgesteuert ist.
Das habe ich so verstanden:
bipolar sind normale Transistoren und die sind Strom gesteuert ? Was ist
mit den 0,7V ?
FETs sind unipolar und Spannungssteuerung. Das würde ich mir so erklären
das der Eingangswiderstand so hoch ist weshalb der Strom extrem gering
ist.
Das hat dann wahrscheinlich auch was mit der Leistungslosen Ansteuerung
zu tun.
den Unterschied zwischen MOSFETs und JFETs hab ich noch nicht verstanden
bis auf die Isolierung des Gates beim Mosfets
kann jemand Licht ins Dunkle bringen und bitte Steinigt mich wenn alles
falsch ist
Mfg
Frank schrieb:> bipolar sind normale Transistoren und die sind Strom gesteuert ? Was ist> mit den 0,7V ?
Ab 0,7 zwischen Basis und Emitter fließt Strom. Bei weniger Spannung
fließt kein Strom.
> (FET) würde ich mir so erklären das der Eingangswiderstand> so hoch ist weshalb der Strom extrem gering ist.
Anders herum. Es fließt (fast) kein Strom, weil der Eingangswiderstand
hoch ist.
> Das hat dann wahrscheinlich auch was mit der Leistungslosen> Ansteuerung zu tun.
Nur bei DC. Transistoren haben eine gewisse Kapazität. Um einen
Kondensator auf eine andere Spannung zu bringen, muss man Strom fließen
lassen. Wenn diese Spannung erreicht wurde, kann man sie ohne Stromfluss
aufrecht erhalten.
> den Unterschied zwischen MOSFETs und JFETs hab ich noch nicht> verstanden bis auf die Isolierung des Gates beim Mosfets
Dann guck mal bei Wikipedia, die sind grundsätzlich völlig
unterschiedlich aufgebaut.
Beim JFET Transistor sorgt Spannung am Gate dafür, dass der Kanal enger
wird und dadurch hochohmiger.
Beim MOSFET bildet Spannung am Gate hingegen einen Kanal, durch den
Strom fließen kann.
Frank schrieb:> Wir haben zur Zeit das Thema FETs.
Was für eine Ausbildung?
> Habe noch nicht ganz verstanden wo der Unterschied> zwischen Spannungs und Stromgesteuert ist.
Das ist komplizierter, als es zunächst aussieht.
> Das habe ich so verstanden:>> bipolar sind normale Transistoren
Ah ja. "Männer sind normale Menschen, und dann gibt es
noch Frauen".
Quark. Die Menge der Transistoren lässt sich unterteilen
in die Teilmenge der Feldeffekttransistoren und die
Teilmenge der Bipolartransistoren. (IGBTs unterschlagen
wir mal.)
> und die sind Strom gesteuert?
Nur widerstrebend, aber -- ja. Kann man sagen.
> Was ist mit den 0,7V ?
Was soll damit sein? Die müssen überschritten werden,
damit überhaupt nennenswert Basisstrom fließt.
> FETs sind unipolar und Spannungssteuerung.
Katastrophales Deutsch, aber -- ja. Ungefähr.
> Das würde ich mir so erklären das der> Eingangswiderstand so hoch ist weshalb der Strom> extrem gering ist.
Ja, grundsätzlich richtig.
> Das hat dann wahrscheinlich auch was mit der> Leistungslosen Ansteuerung zu tun.
Theoretisch und auf den ersten Blick richtig.
Auf den zweiten Blick: Glaube diesen Unsinn ja nicht!
Das Gate bildet einen Kondensator von einigen Nanofarad,
und dieser Kondensator muss SCHNELL umgeladen werden,
wenn man den FET als Schalter verwenden will (... und
das will man in fast 100% der Fälle).
Um einige Nanofarad in einigen Nanosekunden um einige
Volt umladen zu können, sind (kurzzeitig) Ströme im
Ampere-Bereich (!!) notwendig. Nix mit "leistungslos"!
Solange nicht geschaltet wird, stimmt es aber -- da
fließt auch kein Gate-Strom. Einer der Vorteile von
FETs gegenüber BiPos.
> den Unterschied zwischen MOSFETs und JFETs hab ich> noch nicht verstanden bis auf die Isolierung des Gates> beim Mosfets
Das IST der Unterschied.
Beim MOSFET bildet das Gateoxid (hochwertiges SiO2) den
Isolator zwischen Gate und Kanal; beim JFET ist dort
ein pn-Übergang (=eine Diode), die in Sperrrichtung
gepolt ist. Das ist der Unterschied im Aufbau.
> kann jemand Licht ins Dunkle bringen und bitte Steinigt> mich wenn alles falsch ist
Neinnein, im Großen und Ganzen passt das schon.
Nochmal zu Strom- und Spannungssteuerung: Das ist deshalb
kompliziert, weil es mehrere Betrachtungsebenen gibt.
1.
Auf der bauelementephysikalischen Ebene ist diese
Unterscheidung i.d.R. Quatsch, weil Strom und Spannung
nahezu immer irgendwie zusammengehören.
2.
Wenn man das VERHALTEN EINZELNER BAUTEILE betrachtet,
dann stimmt die Betrachtung von oben: Ein Bipolar-
transistor braucht immer einen Basisstrom, damit
Kollektorstrom fließt. Der Eingangswiderstand des
Transistors ist relativ niedrig und die
Ausgangsstrom-Eingangsstrom-Kennlinie ziemlich gerade;
es ist also sinnvoll, den BipTrans als stromgesteuert
anzusehen.
Entsprechend für den FET: Im statischen Fall fließt
praktisch überhaupt kein Strom --> Spannungssteuerung.
3.
In der Schaltungstechnik sind aber einzelne "nackte"
Transistoren völlig wertlos; ein Verstärker besteht
aus Transistoren MIT IHRER AUSSENBESCHALTUNG -- also
nicht aus einzelnen Transistoren, sondern aus
VerstärkerSTUFEN.
Die Verstärkerstufen enthalten aber Rückkopplungen, die
den Eingangs- und Ausgangswiderstand VERÄNDERN! Die
VerstärkerSTUFE hat i.d.R. ganz anderen Eingangs-
und Ausgangswiderstände als der TRANSISTOR allein!
Obwohl man also das Bauteil "Bipolartransistor" als
stromgesteuert auffassen wird, sind die meisten
VERSTÄRKERSTUFEN mit Bipolartransistoren SPANNUNGS-
GESTEUERT! Das hängt mit dem Verhältnis von Innen-
widerstand der Quelle und Eingangswiderstand der
Transistorstufe zusammen -- das richtige Suchwort
ist "Anpassung".
Viele Transistorstufen arbeiten im Quasi-Leerlauf,
d.h. spannungsgesteuert.
Das aber nur nebenbei.
Stefan ⛄ F. schrieb:> Frank schrieb:>> bipolar sind normale Transistoren und die sind Strom gesteuert ? Was ist>> mit den 0,7V ?>> Ab 0,7 zwischen Basis und Emitter fließt Strom. Bei weniger Spannung> fließt kein Strom.
0,7 V ist ein grober Schätzwert. Es fließt auch schon bei etwas weniger
Spannung ein Strom, nur halt weniger. Bei Si Transistoren liegt beim
üblichen Basisstrom die Spannung oft auch niedriger, mehr so 0.5-0.6 V
sind der übliche Wert.
Bei den MOSFETs ist eine Oxidschicht als Isolator zwischen Gate und dem
Rest des FETs. Bei JFETs ist nur die der PN Übergang als Isolierung.
Entsprechend fließt bei Spannung in Vorwärtsrichtung ggf. auch Strom
über das Gate.
Die meisten MOSFETs sind Anreicherungstypen und brauchen eine Spannung
damit nennenswert Drain Strom fließt. Fast alle JFETs sind
Verarmungstypen und es braucht eine Spannung zum Ausschalten. Es gibt
allerdings auch MOSFETs als Verarmungstypen und als seltene Ausnahme
auch JFETs als Anreicherungstypen (wohl nicht in Silizium sondern mit
GaN/SiC). Der Übergang zwischen Verarmungs und Anreicherungstypen ist
fließend - es ist nur eine Frage ob die Grenze zwischen An und Aus bei
negativer oder positiver Spannung (für N Kanal) liegt. Die kann auch
nahe 0 liegen, so dass man bei 0 V am Gate im Grenzbereich ist wo gerade
etwas Strom fließen kann.
Mal ein paar Zahlen zum Vergleich:
Ich nutze bei Lastströmen bis zu 200mA bevorzugt bipolare Transistoren
vom Typ BC337-40. Sie haben 5pF Kapazität und brauchen 2mA Steuerstrom.
Die Verluste sind unter 500mV bzw. 1 Watt.
Diese bipolaren Transistoren kann ich hemmungslos mit hohen Frequenzen
bis 1MHz ansteuern, weil sie vernachlässigbar wenig Kapazität haben.
Bei höheren Strömen bevorzuge ich MOSFET. Einer meiner Lieblinge ist der
IRLZ44N. Der schafft bei 5V Ansteuerung etwa 25A Laststrom. Die Verluste
sind dabei unter 650mV bzw. 16 Watt. Aber er hat eine hohe
Eingangskapazität von 1,7nF. Wenn ich den mit 1 MHz ansteuern wollte,
bräuchte ich dazu mehrere hundert Milliampere (je mehr umso besser).
Dazwischen gibt es natürlich auch kleine MOSFET Transistoren, mit
weniger Kapazität. Aber deswegen sind sie auch viel empfindlicher, was
elektrostatische Ladung angeht. Die sollte man nicht einfach lose in
einer Plastik-Box lagern und mit den Fingern anfassen. Außerdem gibt es
nur sehr wenige kleine MOSFET mit Drähten (fürs Steckbrett). Deswegen
bevorzuge ich bei kleinen Strömen bis 200mA immer noch bipolare
Transistoren.
> Wir haben zur Zeit das Thema FETs. Habe noch nicht ganz verstanden wo
der Unterschied zwischen Spannungs und Stromgesteuert ist.
Den Unterschied sieht man an den Formeln für den Ausgangsstrom.
Bipolarer Transistor: Der Ausgangsstrom ist proportional zum
Eingangsstrom. Das nennt man das stromgesteuert.
Ic = Ib*B
Jfet und Mosfet
Der Ausgangsstrom wird durch die Eingangsspannung gesteuert. Das nennt
man spannungsgesteuert.
Id = Idss*(1-(Ugs/Up)^2)
Näherung für kleine Aussteuerung
Id = S*ugs
Frank schrieb:> Wir haben zur Zeit das Thema FETs. Habe noch nicht ganz verstanden wo> der Unterschied zwischen Spannungs und Stromgesteuert ist.> bipolar sind normale Transistoren und die sind Strom gesteuert ?> Was ist mit den 0,7V ?
Die Basis-Emitterstrecke ist im Prinzip eine Diode. Und wie bei jeder
Diode muß eine gewisse Spannung anliegen, damit Strom fließt. Hier ist
das der Basisstrom (weil er in die Basis fließt). Und stromgesteuert ist
der Bipolartransistor, weil der Kollektorstrom linear vom Basisstrom
abhängt. Ohne Basisstrom passiert da nix.
> FETs sind unipolar und Spannungssteuerung. Das würde ich mir so erklären> das der Eingangswiderstand so hoch ist weshalb der Strom extrem gering> ist.> Das hat dann wahrscheinlich auch was mit der Leistungslosen Ansteuerung> zu tun.
Du haust hier lustig Ursache und Wirkung durcheinander. Kennzeichen des
FET (egal ob MOSFET oder JFET) ist, daß das Gate isoliert ist. Und
weil es isoliert ist, kann da bei der Ansteuerung kein Strom fließen.
Zumindest kein Gleichstrom. Und weil kein Strom fließt, wird keine
Leistung umgesetzt. Ergo: leistungslose Ansteuerung. Wohlgemerkt alles
nur für Gleichspannung.
Und weil auf der Steuerseite kein Strom fließt, kann der FET auch nicht
stromgesteuert sein. Bleibt nur die Spannung, deshalb:
spannungsgesteuert. Der Zusammenhang zwischen Drainstrom und Gate-Source
Spannung ist aber nicht so schön linear wie beim Bipolartransistor,
sondern näherungsweise quadratisch.
> den Unterschied zwischen MOSFETs und JFETs hab ich noch nicht verstanden> bis auf die Isolierung des Gates beim Mosfets
Das ist der Unterschied. Beim MOSFET ist da ein echter Isolator aus
Metall-Oxid (dafür das MO in MOSFET). Beim JFET (deutsch auch S-FET)
hingegen ein PN-Übergang (englisch Junction, deutsch Sperrschicht), der
nur für eine (die normale) Polarität der Steuerspannung sperrt.
okay ich denke das habe ich soweit verstanden.
Andere Frage. Ich schau mir gerade die Kennlinienfelder von MOSFETs an
sehe ich das richtig das sowohl N- als auch P-Kanal MOSFETS nur über die
GS-Spannung 'geschaltet' werden?
Bei einem Bipolaren Transistor ist es ja so das es bei NPN die UBE
Spannung ist und bei PNP die UCE Spannung
Mfg
>Das ist der Unterschied. Beim MOSFET ist da ein echter Isolator aus>Metall-Oxid (dafür das MO in MOSFET). Beim JFET (deutsch auch S-FET)
Nicht ganz richtig. Hier ist kein Metalloxid als Isolator gemeint,
sondern nur die Schichtfolge Metall (Gate), Oxid (Isolator,
üblicherweise SiO2)), Halbleiter (Kanal).
Frank (Gast) schrieb:
>Andere Frage. Ich schau mir gerade die Kennlinienfelder von MOSFETs an>sehe ich das richtig das sowohl N- als auch P-Kanal MOSFETS nur über die>GS-Spannung 'geschaltet' werden?
Klar. Wobei zw. Ein und Aus eben ein Übergangsbereich ist. Er schaltet
also nicht bei einer bestimmten Ugs, sondern geht mit steigender Ugs vom
nichtleitenden Zustand allmählich in den leitenden Zustabnd über (das
ist eben der Bereich, der in analogen Schaltungen genutzt wird).
Bei P-Kanal ist die Polarität natürlich genau anders herum.
>Bei einem Bipolaren Transistor ist es ja so das es bei NPN die UBE>Spannung ist und bei PNP die UCE Spannung
Nöö, es ist immer die Ube bzw. Ib, was den Ic steuert, genau so, wie es
beim Mosfet immer die Ugs ist, welche den Id steuert, egal, ob npn/pnp
bzw N-/P-Kanal. Es ist eben nur die Polarität der Ein- und
Ausgangsspannungen anderherum.
Frank schrieb:> okay ich denke das habe ich soweit verstanden.
Wohl doch nicht, denn:
Frank schrieb:> Ich schau mir gerade die Kennlinienfelder von MOSFETs an> sehe ich das richtig das sowohl N- als auch P-Kanal MOSFETS nur über die> GS-Spannung 'geschaltet' werden?
Ja
> Bei einem Bipolaren Transistor ist es ja so das es bei NPN die UBE> Spannung ist und bei PNP die UCE Spannung
Nein. Bei bipolaren Transistoren ist die Stromstärke IBE primär
relevant.
Vielleicht macht es "Klick" wenn du dir in
http://stefanfrings.de/mikrocontroller_buch/Einstieg%20in%20die%20Elektronik%20mit%20Mikrocontrollern%20-%20Band%202.pdf
die Kapitel 2.2 und 3.4 anschaust.
Bei einem NPN muss doch zwischen Basis Emitter > ca. 0,7V abfallen damit
er schaltet. Bei einem PNP muss doch zwischen Kollektor Basis > ca. 0,7V
abfallen damit er schaltet. Möchte ich mit einem PNP 5V schalten muss an
der Basis 4,3V oder weniger anliegen. So hab ich das gelernt
>Bei einem NPN muss doch zwischen Basis Emitter > ca. 0,7V abfallen damit
Ja.
>er schaltet. Bei einem PNP muss doch zwischen Kollektor Basis > ca. 0,7V
Wie kommst Du darauf? Bei einem PNP ist der Emitter "oben" an Plus.
>abfallen damit er schaltet. Möchte ich mit einem PNP 5V schalten muss an>der Basis 4,3V oder weniger anliegen. So hab ich das gelernt
Frank schrieb:> Bei einem PNP muss doch zwischen Kollektor Basis > ca. 0,7V> abfallen damit er schaltet.
Nein, beim PNP muss zwischen ebenfalls Basis und Emitter 0,7V
anliegen, damit Strom fließen kann. Nur anders herum gepolt, als beim
NPN.
Für NPN und PNP gilt gleichermaßen:
Der Steuerstrom fließt von der Basis zum Emitter.
Der Laststrom fließt vom Kollektor zum Emitter.
Beim NPN Transistor ist der Emitter der Minus-Pol.
Beim PNP Tranistor ist der Emitter der Plus-Pol.
> Möchte ich mit einem PNP 5V schalten muss an> der Basis 4,3V oder weniger anliegen.
Ja, weil dessen Emitter auf 5V liegt und seine Basis 0,7V niedriger sein
muss, damit Strom fließt.
Beim NPN liegt der Emitter auf GND (0V) und seine Basis muss 0,7V höher
sein, damit Strom fließt.
Frank schrieb:> Andere Frage. Ich schau mir gerade die Kennlinienfelder von MOSFETs an> sehe ich das richtig das sowohl N- als auch P-Kanal MOSFETS nur über die> GS-Spannung 'geschaltet' werden?
Der MOSFET wird mit der Gate-Source Spannung gesteuert. Der
Unterschied zwischen n-Kanal und p-Kanal Typen ist die Polung der
Spannungen (aller! Spannungen) und entsprechend auch Ströme.
> Bei einem Bipolaren Transistor ist es ja so das es bei NPN die UBE> Spannung ist und bei PNP die UCE Spannung
Falsch. Auch bei Bipolartransistoren ist immer die Basis der
Steueranschluß und der Steuerstrom fließt von der Basis zum Emitter. Der
Unterschied zwischen npn und pnp ist im Prinzip genauso wie bei n- vs.
p-Kanal MOSFET die Polung aller Spannungen und Ströme.
Der npn enspricht bezüglich der Polung dem n-FET und der pnp dem p-FET.
Jens G. schrieb:> Wie kommst Du darauf? Bei einem PNP ist der Emitter "oben" an Plus.
Oh ja stimmt der Pfeil ist ja immer Emitter da hab ich was verdreht
danke :-)
