Der Hobbyelektroniker

Sobald grössere Ströme geschaltet werden müssen, werden oft MOS-FET's verwendet. Warum das so ist, versuchen wir in einigen Versuchen zu ergründen.

Der Unterschied

Wie unterscheiden sich bipolare Transistoren von MOS-FET's?

Bipolarer Transistor

Der Eingangswiderstand an der Basis ist sehr klein, er hängt hauptsächlich von den eingebauten Widerständen an. Dieser Transistor ist also stromgesteuert. Der Basisstrom steuert den Kollektorstrom. Daher ist die Stromverstärkung eine wichtige Kenngrösse eines bipolaren Transistors.

Auch in durchgeschaltetem Zustand hat die Strecke Emitter zu Kollektor einen gewissen Widerstand. Die Spannung, die dort abfällt, kann bei grossen Strömen zu einer deutlichen Erwärmung des Bauteils führen.

MOS-FET

Der Eingangswiderstand am Gate ist ausserordentlich hoch. Daher fliesst kein Strom in das Gate. Man kann also mit einer Eingangsspannung am Gate den Strom von Source zu Drain steuern. Daher kann man hier nicht von Verstärkung sprechen. Für das Verhältnis von Ausgangsstrom zu Eingangsspannung verwendet man den Begriff Steilheit. Damit verhält sich der MOSFET ähnlich wie eine Elektronenröhre.

In durchgeschaltetem Zustand ist der Widerstand zwischen Source und Drain sehr klein. Dies führt zu einem geringen Spannungsabfall. Dadurch ist der MOSFET sehr gut zum Schalten von grossen Strömen geeignet.

Wie funktioniert das?

Stefan Riepl hat die nebenstehende Grafik auf Wikipedia zur Verfügung gestellt. Sie zeigt sehr schön auf, wie man sich den Vorgang vorstellen kann. Es ist aber nur ein Vorstellungsmodell und hat mit den tatsächlichen physikalischen Vorgängen wenig zu tun.