Verständnisfrage FET

[Hans H. (wen_h)]

Hallo,

mir ist nicht klar, wie das mit den beiden FETs M1 und M2 in der 
Schutzschaltung für eine 18650 LiIon-Zelle funktioniert. Beim Laden und 
Entladen fließt der Strom in entgegengesetzter Richtung durch die beiden 
FETs und ein FET kennt meines Wissens wie ein Bipolar-Transistor nur 
eine Stromrichtung.

Wer kann mir auf die Sprünge helfen?

Hans

[Marcel V. (mavin)]

Hans H. schrieb:
> ein FET kennt meines Wissens wie ein Bipolar-Transistor nur eine
> Stromrichtung.

Du hast vergessen die werkseitig eingebaute Body Diode des MOSFETs 
einzuzeichnen, dann wird sofort klar, dass er zwei Stromrichtungen 
kennt!

[Ben B. (Firma: Funkenflug Industries) (stromkraft)]

Im Datenblatt sind sie eingezeichnet.

[H. H. (hhinz)]

Hans H. schrieb:
> ein FET kennt meines Wissens wie ein Bipolar-Transistor nur
> eine Stromrichtung.

Nein, ein FET ist unipolar.

[(prx) A. K. (prx)]

Hans H. schrieb:
> ein FET kennt meines Wissens wie ein Bipolar-Transistor nur
> eine Stromrichtung.

Er funktioniert in beiden Stromrichtungen, so dass sich die Body-Diode 
kurzschließen lässt. Dies erlaubt es, MOSFETs als "ideale Diode" 
einzusetzen.

https://praktische-elektronik.dr-k.de/Praktikum/Analog/DiodenTransistoren/Le-Ideale-Diode.html

PS: Auch ein bipolarer Transistor funktioniert verkehrt herum. Nennt 
sich dann "Inversbetrieb" mit erheblich abweichenden Parametern.

[Niklas G. (erlkoenig)]

Zwei MOSFETs so "antiseriell" zu verschalten wird oft gemacht, auch bei 
großen Leistungen, eben um den Stromfluss in beide Richtungen zu 
verhindern. Manche BMS ICs haben das genau so integriert. Wenn die 
MOSFETs leiten, leiten sie (effizient) in beide Richtungen.

Kann man auch beim High-Side schalten mit p-Channel-MOSFETs machen, oder 
auch high-side mit n-Channel-MOSFETs und Ladungspumpe.

Die Body-Dioden kann man auch gewinnbringend einsetzen, indem man z.B. 
nur einen der MOSFETs einschaltet, sodass der andere wie eine Diode 
wirkt und dann der Strom ganz sicher nur in eine Richtung fließt, aber 
eben mit Spannungsabfall an der Diode. Beispielsweise um eine 
tiefentladene Zelle "ganz vorsichtig" wieder aufzuladen, bis ein 
"normaler" Betriebszustand erreicht ist und der Laderegler mit voller 
Leistung arbeiten kann wozu dann beide MOSFETs aktiviert werden. Auch 
das findet man bei manchen BMS/Laderegler/Energy Harvester ICs 
vollintegriert.

[Georg M. (g_m)]

Hans H. schrieb:
> wie ein Bipolar-Transistor nur eine Stromrichtung.

"Prinzipiell sind Source- und Drain-Anschluss zunächst gleichwertig. 
..."

https://de.wikipedia.org/wiki/Metall-Oxid-Halbleiter-Feldeffekttransistor

[Carypt C. (carypt)]

Mosfet kann Elektronen in beide Richtungen durchlassen, aber er leitet 
keine positve Fehlstellen garnicht, andersd als der Bipolartransistor.

[H. H. (hhinz)]

Carypt C. schrieb:
> Mosfet kann Elektronen in beide Richtungen durchlassen, aber er
> leitet
> keine positve Fehlstellen garnicht, andersd als der Bipolartransistor.

Gequirlter Unsinn.

[Jens G. (jensig)]

(prx) A. K. schrieb:
> PS: Auch ein bipolarer Transistor funktioniert verkehrt herum. Nennt
> sich dann "Inversbetrieb" mit erheblich abweichenden Parametern.

Ist trotzdem nicht äquivalent.
Beim BJT tauschen E und C im Invers-Betrieb ihre Rollen, so dass der BJT 
dann über den Ibc/Ubc gesteuert werden, statt Ibe/Ube (wenn man mal die 
Zuordnung der Namen für E und C zu den jeweiligen Pins beibehält).
Beim FET dagegen bleibt B (Bulk) weiterhin der Bezugspunkt für G, und es 
ist egal,in welche Richtung der Strom fließen will.
Bei realen MOSFET, wo B idR. mit S verbunden ist, bleibt damit S 
weiterhin der Bezugspunkt. Nur die parasitäre Bulk-Diode stört oftmals 
ein bisschen, so dass das Teil nicht ganz dem Ideal eines unipolaren 
Transistors entspricht. Läßt sich aber notfalls oft ganz praktisch 
verwenden ...

[Hans H. (wen_h)]

H. H. schrieb:
> Nein, ein FET ist unipolar.

Interessant, wieder was gelernt. Mit FETs hatte ich bisher weniger zu 
tun. Wenn Transistoren, dann bipolar in der klassischen Beschaltungen.

Habe ich das richtig verstanden: Diese Body-Diode entsteht zwangsläufig 
beim Aufbau eines FETs, ist also immer vorhanden?

Noch was: Wie sieht es aus mit dem R(ON) in der entgegengesetzten 
Richtung? Ist der ebenso niedrig wie der R(ON) in der richtigen 
Richtung?

In den Datenblättern finde ich nur R DS(ON), von R SD(ON) keine Spur.

[Ben B. (Firma: Funkenflug Industries) (stromkraft)]

> Diese Body-Diode entsteht zwangsläufig
> beim Aufbau eines FETs, ist also immer vorhanden?
Ja, sogenanntes parasitäres Bauteil.

Soweit ich weiß, haben IGBTs auch einen parasitären Thyristor. Wenn der 
durch irgendwas gezündet wird, gibt's meistens viel Schall und Rauch.

> Wie sieht es aus mit dem R(ON) in der entgegengesetzten
> Richtung? Ist der ebenso niedrig wie der R(ON) in der
> richtigen Richtung?
Ja. Beim durchgesteuerten FET gibt es
diese Richtung nicht, er kann beide.

[H. H. (hhinz)]

Hans H. schrieb:
> Habe ich das richtig verstanden: Diese Body-Diode entsteht zwangsläufig
> beim Aufbau eines FETs, ist also immer vorhanden?

Ja, aber sie ist nicht zwangsläufig mit Source verbunden.


> Noch was: Wie sieht es aus mit dem R(ON) in der entgegengesetzten
> Richtung? Ist der ebenso niedrig wie der R(ON) in der richtigen
> Richtung?

Es gibt keine "richtige" Richtung, wie bei Widerständen so üblich.

[Hp M. (nachtmix)]

Hans H. schrieb:
> Diese Body-Diode entsteht zwangsläufig
> beim Aufbau eines FETs, ist also immer vorhanden?

Es gibt verschiedene Arten von FETs. Das im Beispiel sind 
Anreicherungs-MOSFETs, die in Wirklichkeit ICs aus abertausenden 
parallelgeschalteter winziger MOSFETs sind, damit das Ensemble schön 
niederohmig wird.

Daneben gibt es aber weitere Typen, von denen manche keine Rolle mehr 
spielen, und es gibt die Sperrschicht-FETs (JFETs), von denen viele 
Typen wirklich vollkommen symmetrisch sind.
Du darfst sie sogar falschrum einlöten, dann funktioniert deine 
Schaltung immer noch!
Die JFETs sind alles selbstleitende (Verarmungs) Typen, deren Gate nur 
in Sperrrichtung betrieben wird, und die bei Ansteuerung hochohmig 
werden.
Man benutzt sie vorwiegend als rauscharme Verstärker.
https://www.nxp.com/docs/en/data-sheet/BF245A-B-C.pdf
https://de.wikipedia.org/wiki/Sperrschicht-Feldeffekttransistor

Beachte, dass im Datenblatt die Drain-Source-Spannung mit einem + und - 
Zeichen markiert ist.

[Lutz (lutz66)]

H. H. schrieb:
> Hans H. schrieb:
>> ein FET kennt meines Wissens wie ein Bipolar-Transistor nur
>> eine Stromrichtung.
>
> Nein, ein FET ist unipolar.

Traurig das es für den Unsinn so viel positives Feedback gibt,

Aber Unipolar hat nicht mit der Polung zu tun, das bezieht sich nur 
darauf wie der Stromfluss passiert, Elektronen oder Löscher, und 
Schottky Dioden sind auch unipolar fließt bekanntlich der Strom nur in 
eine Richtung

[Lutz (lutz66)]

H. H. schrieb:
> Hans H. schrieb:
>> Habe ich das richtig verstanden: Diese Body-Diode entsteht zwangsläufig
>> beim Aufbau eines FETs, ist also immer vorhanden?
>
> Ja, aber sie ist nicht zwangsläufig mit Source verbunden.
>
>
>> Noch was: Wie sieht es aus mit dem R(ON) in der entgegengesetzten
>> Richtung? Ist der ebenso niedrig wie der R(ON) in der richtigen
>> Richtung?
>
> Es gibt keine "richtige" Richtung, wie bei Widerständen so üblich.

In diskreten, klassischen MOSFETs ist die Body-Diode immer mit dem 
Source verbunden.
Aber es gibt Sonderfälle in ICs, SOI-Technologie oder modernen GaN-FETs, 
also wenn man schon schreibt "nicht zwangsläufig mit Source verbunden" 
sollt man das doch erwähnen

[Jens G. (jensig)]

Lutz schrieb:
> Traurig das es für den Unsinn so viel positives Feedback gibt,
>
> Aber Unipolar hat nicht mit der Polung zu tun, das bezieht sich nur
> darauf wie der Stromfluss passiert, Elektronen oder Löscher, und
> Schottky Dioden sind auch unipolar fließt bekanntlich der Strom nur in
> eine Richtung

Genau solcher Blödsinn.
Uni|bi-polar hat was mit dem im Einsatz befindlichen 
Leitfähigkeits-Typen zu tun. Bei einem FET ist eben nur einer aktiv 
beteiligt, bei BJT zwei (P+N).
Und mit Löschern hat das erst recht nix zu tun ...

[Joachim B. (jar)]

Lutz schrieb:
> Aber Unipolar hat nicht mit der Polung zu tun, das bezieht sich nur
> darauf wie der Stromfluss passiert

technische Stromrichtung, oder Elektronenstrom?
Es gibt ja beide Definitionen, meist von + nach - technische 
Stromrichtung wenn ich mich an die Theorie erinnere, aber wenn man die 
kleinen grünen Elektronen beobachtet (die PER Definition negativ sind) 
dann kullern die außerhalb von Spannungsquellen von - nach +.
Nur bei der Farbe sind die Spezialisten noch uneinig.

Nun gilt noch zu klären ob Löcherstrom auch Strom ist.

[Rainer W. (rawi)]

Joachim B. schrieb:
> Nun gilt noch zu klären ob Löcherstrom auch Strom ist.

Da wandern (positive geladenen) Elektronenfehlstellen. Bewegte Ladungen 
SIND Strom. Wo siehst du da noch offene Fragen, die es zu klären gilt?

[Jens G. (jensig)]

Rainer W. schrieb:
> Joachim B. schrieb:
>> Nun gilt noch zu klären ob Löcherstrom auch Strom ist.
>
> Da wandern (positive geladenen) Elektronenfehlstellen. Bewegte Ladungen
> SIND Strom. Wo siehst du da noch offene Fragen, die es zu klären gilt?

Das ist ganz simpler Elektronenstrom.

[Rolf (rolf22)]

Lutz schrieb:
>> Nun gilt noch zu klären ob Löcherstrom auch Strom ist.
>
> Da wandern (positive geladenen) Elektronenfehlstellen. Bewegte Ladungen
> SIND Strom

Fehlstellen sind ein körperloses Nichts, sie tragen keinerlei Ladung. 
Nur Körper können Ladung tragen. Wenn ein Körper positiv geladen ist, 
fehlen einigen seiner Atome einige Elektronen.

Strom ist physische Elektronen-Bewegung.

[Niklas G. (erlkoenig)]

Hp M. schrieb:
> Die JFETs sind alles selbstleitende (Verarmungs) Typen, deren Gate nur
> in Sperrrichtung betrieben wird, und die bei Ansteuerung hochohmig
> werden.
> Man benutzt sie vorwiegend als rauscharme Verstärker.

Wo wir gerade bei theoretischen Spielereien sind: Konnte man mit JFETs 
nicht auch Schaltungen bauen welche bei extrem niedrigen Spannungen 
funktionieren, z.B. 0.5V? Geht das auch mit diskreten (J)FETs?

[H. H. (hhinz)]

Niklas G. schrieb:
> Konnte man mit JFETs
> nicht auch Schaltungen bauen welche bei extrem niedrigen Spannungen
> funktionieren, z.B. 0.5V?

Sogar mit ganz wenigen mV.


> Geht das auch mit diskreten (J)FETs?

Aber sicher doch.

[Niklas G. (erlkoenig)]

H. H. schrieb:
> Sogar mit ganz wenigen mV.

Auch wenn keine weitere höhere Versorgungsspannung existiert, nur die 
niedrige Spannung?

H. H. schrieb:
> Aber sicher doch.

Cool, wonach muss man suchen um dafür diskrete JFETs zu finden?

[H. H. (hhinz)]

Niklas G. schrieb:
> H. H. schrieb:
>> Sogar mit ganz wenigen mV.
>
> Auch wenn keine weitere höhere Versorgungsspannung existiert, nur die
> niedrige Spannung?

Aber sicher doch.


> H. H. schrieb:
>> Aber sicher doch.
>
> Cool, wonach muss man suchen um dafür diskrete JFETs zu finden?

Prinzipiell eigenen sich dafür alle JFETs, und auch selbstleitende 
MOSFETs.

[Niklas G. (erlkoenig)]

H. H. schrieb:
> Prinzipiell eigenen sich dafür alle JFETs, und auch selbstleitende
> MOSFETs.

Interessant, danke.

[Carypt C. (carypt)]

Die Spannungen an Computerkernen sind doch schon recht klein.