Hallo ,
ich schaue mir gerade die MOSFET Kennlinien an. Dabei fällt mir auf,
dass z.B. beim
- n-Kanal MOSFET (selbstsperrend) ein positiver Drainstrom Id fließt bei
positiver Spannung UDS
und beim
- p-Kanal MOSFET (selbstsperrend) ein negativer Drainstrom fließt bei
negativer Spannung UDS.
Wenn ich einen Kanal habe, ist es doch eigentlich egal, in welche
Richtung der Strom fließt? Kann ich nicht beim n-Kanal Typ UDS negativ
wählen mit der Folge eines negativen Id und umgekehrt beim p-Kanal-typ ?
Vielen Dank schon mal ...
Guck dir nochmal ganz genau das Piktogramm vom Mosfet an und ein
Datenblatt. Im Piktogramm ist so ein kleiner Pfeil. Der symbolisiert die
Body-Diode, Kanal gegen Substrat. Und die ist in Gegenrichtung
durchlässig, da kannst du steuern, soviel du willst.
Im Extremfall bekommst du einen Mosfet sogar so kaputtmacht.
Wenn du z.b. einen Logiclevel Fet mit sehr geringen Kanalwiderstand
hast, der mit einem hohen Strom beaufschlagt wird, hat der kaum
Spannungsabfall am Kanal. Bei Uf der Substratdiode sieht das anders aus.
Wenn in diese Richtung der Spannungsabfall 3x so groß ist, setzt er auch
3x soviel Leistung um, was im worstcase schon zuviel sein kann.
Deswegen werden sie ja auch als unipolaren bezeichnet.
Franko P. schrieb:> Theoretisch tatsächlich ja, wenn da nicht noch die "Body-Diode" wäre.> siehe z.B.:> https://www.vishay.com/docs/91139/sihfd912.pdf>> Die schränkt die Nutzbarkeit ein.
Dann nimm halt zwei in reihe....
Gerald B. schrieb:> Guck dir nochmal ganz genau das Piktogramm vom Mosfet an und ein> Datenblatt. Im Piktogramm ist so ein kleiner Pfeil. Der symbolisiert die> Body-Diode, Kanal gegen Substrat.
Das Schaltsymbol kann sonstwas zeigen und der Pfeil alles mögliche
bedeuten. Entscheidend ist der Halbleiteraufbau. Und dort sieht man z.B.
für einen N-Kanal MOSFET die im Bild dargestellt Dotierungen: Source und
Substrat mehr oder weniger stark p-dotiert, Kanal n-dotiert und der sich
daraus ergebende pn-Übergang.
https://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/thumb/2/23/MOSFET_Modes_of_operation_-_DE.svg/550px-MOSFET_Modes_of_operation_-_DE.svg.png
Sorry, muss natürlich heißen: Sourceanschluß am Substrat und Substrat
selbst sind mehr oder weniger stark p-dotiert, Drain und Source selbst
sind natürlich n-dotiert.
John schrieb:> Wenn ich einen Kanal habe, ist es doch eigentlich egal, in welche> Richtung der Strom fließt?
Richtig.
> Kann ich nicht beim n-Kanal Typ UDS negativ> wählen mit der Folge eines negativen Id und umgekehrt beim p-Kanal-typ ?
Kann man, macht man auch. Nennt sich Inversbetrieb. Dabei fließt der
Strom wirklich durch den Kanal und nicht die parasitäre Bodydiode.
Allerding ist der MOSFET eben wegen dieser nur in einer Polarität
sperrfähig. Will man beide Polaritäten sperren, muss man zwei MOSFETs in
Reihe schalten, mit gemeinsamen Gate und Source.
Meines Wissens gabs mal einen ohne Body-Diode. Den konnt man dann auch
"andersrum" betreiben. Weiss aber die Type nicht mehr. Ging mit BS an,
nicht BSS, und war nur ein kleiner im TO92 Gehäuse. Vielleicht kann sich
einer erinnern. :-(
Gruß
John schrieb:> Wenn ich einen Kanal habe, ist es doch eigentlich egal, in welche> Richtung der Strom fließt? Kann ich nicht beim n-Kanal Typ UDS negativ> wählen mit der Folge eines negativen Id und umgekehrt beim p-Kanal-typ ?
Wie Falk schrieb fließt kann der Strom in beide Richtungen fließen,
sobald ein leitfähiger Kanal zwischen Drain und Source besteht (Gate
Source Spannung größer als Schwellspannung). Falls der Spannungsabfall
über den Kanal gering ist, dann findet nur ein unipolarer Stromfluss in
diesem Fall statt. Ansonsten kann es (je nach Aufbau) zudem zum
Stromfluss über den "parasitären" PN Übergang der Body bzw. Inversdiode
kommen.
Praktische Anwendung: Jeder DC/DC Wandler mit "Synchrongleichrichter",
dort arbeitet der MOSFET, welcher die Diode ersetzt genau in diesem
Betriebsmodus. D.h. bei N-Kanal FET mit negativem Strom Drainstrom.
Franko P. schrieb:> Meines Wissens gabs mal einen ohne Body-Diode. Den konnt man dann> auch> "andersrum" betreiben. Weiss aber die Type nicht mehr. Ging mit BS an,> nicht BSS, und war nur ein kleiner im TO92 Gehäuse. Vielleicht kann sich> einer erinnern. :-(
Das waren HF-MOSFETs mit separatem Substratanschluss, und die hießen
BF...
Beim Transmission-gate kann man den Strom in beide Richtungen steuern.
Übrigens: Maßgeblich ist die Gate-Bulk-Spannung. Nur weil bei 99,99%
aller diskreten MOSFETs der Bulk mit der Source verbunden ist, sprechen
alle von U_GS.
Bei integrierten Bausteinen, wie dem o.g. Transmission-gate siehts eben
anders aus.
H. H. schrieb:> Franko P. schrieb:>> Meines Wissens gabs mal einen ohne Body-Diode. Den konnt man dann>> auch>> "andersrum" betreiben. Weiss aber die Type nicht mehr. Ging mit BS an,>> nicht BSS, und war nur ein kleiner im TO92 Gehäuse. Vielleicht kann sich>> einer erinnern. :-(>> Das waren HF-MOSFETs mit separatem Substratanschluss, und die hießen> BF...
Ne,BF waren J-FETS (z.B. BF245). Ich hab schon so nen MOSFET der frühen
stunde im gedächtnis. Ob die Dinger so ne Body-Diode haben oder nicht,
ist ja auch eine Frage des Herstellungsprozesses. Es kann also auch
sein, dass es Dinger so nicht mehr gibt. Hab jetzt mal Kugeln versucht
aber nix gefunden. MWar vielleicht ein BS170 oder sowas. Aber aktuell
haben die auch die Diode drin...naja, egal
Franko P. schrieb:> Meines Wissens gabs mal einen ohne Body-Diode. Den konnt man dann auch> "andersrum" betreiben.
Das stimmt. Den gab es um 1970 und der wurde genutzt, um Schaltungen vor
der Integration in ICs diskret aufzubauen und die Funktion der Logik zu
testen. Da bei N-Channel das Substrat auf dem tiefsten Potential
gehalten werden musste, war der Substratanschluss bei diesen
Transistoren gesondert herausgeführt. Gesteuert wurde der Kanal durch
die Gate-Substrat-Spannung. Solange die Spannungen an Source und Drain
nicht unter die Substratvorspannung sanken, verhielt sich der Kanal
(ähnlich wie beim J-FET)wie ein Widerstand.
In der Anwendung hat es sich bewährt, das Substrat intern mit dem
Source-Anschluss zu verbinden - genauer, den Aufbau so zu gestalten,
dass das durch die Struktur gegeben ist. Dann darf die Spannung am
Drain-Anschluss aber nicht tiefer als die Substratspannung sein, da
sonst die interne Sperrschichtdiode leitend wird. Bei vielen modernen
Designs nutzt man das aus und darf dann diese "Body-Diode" nutzen.
Franko P. schrieb:>> Das waren HF-MOSFETs mit separatem Substratanschluss, und die hießen>> BF...>> Ne,BF waren J-FETS (z.B. BF245). Ich hab schon so nen MOSFET der frühen
Das waren nicht nur JFets, sondern auch Mosfets (z.B. die gern genutzten
Dual-Gate-Mosfets), und natürlich auch bipolare (sind dann natürlich
keine Fets ...).
GaN-Mosfets haben übrigens keine Body-Diode. Allerdings bewirkt bei
denen dann die negative Uds auch einen negativen Kanal gegenüber Gate,
so daß bei ein paar negativen Volts an Uds die (innere) Ugs positiv
wird, und das Ding dann doch wieder mit leiten anfängt, hat also dann
doch eine "Flußspannung" von paar Volts (läßt sich mit negativer Ugs
aber in gewissem Maße um paar Volt erhöhen).
Franko P. schrieb:> Meines Wissens gabs mal einen ohne Body-Diode. Den konnt man dann auch> "andersrum" betreiben. Weiss aber die Type nicht mehr. Ging mit BS an,> nicht BSS, und war nur ein kleiner im TO92 Gehäuse. Vielleicht kann sich> einer erinnern. :-(
BS stimmt fast, BSS stimmt besser: BSS83 von NXP. Perfekt wirds mit
SOT-Gehäuse, nicht TO92, zumal man dann 4 Pins braucht, weil natürlich
trotzdem eine Body-Diode drin, aber das Substrat separat rausgeführt
ist.
Netterweise hat der nichts mit dem BSS83P von Infineon zu tun.
