Inhaltsverzeichnis
- Was ist MOSFET?
- Wozu werden MOSFETs verwendet?
- Wie funktioniert ein MOSFET?
- Welche MOSFET Arten gibt es?
Was ist MOSFET?
MOSFETs (metal-oxide-semiconductor field-effect transistor, dt.: Metall-Oxid-Halbleiter-Feldeffekttransistor) sind eine Bauform von Transistoren. Bei einem Transistor handelt es sich um ein elektronisches Halbleiter-Bauelement, welches meist niedrige elektrische Spannungen und Ströme steuert oder verstärkt.
Wozu werden MOSFETs verwendet?
Aufgrund ihrer hohen Leistungsfähigkeit werden sie in vielen verschiedenen Bereichen eingesetzt, in denen es darum geht, elektrische Signale zu verstärken, zu schalten oder zu regeln. MOSFETs werden häufig in Stromversorgungsschaltungen verwendet, um den Stromfluss zu steuern und die Effizienz der Stromversorgung zu verbessern.
Wie funktioniert ein MOSFET?
Ein MOSFET verfügt über 3 Anschlüsse: Source, Gate und Drain. Über das Anlegen einer Spannung zwischen Gate und Source kann der Stromfluss zwischen Source und Drain gesteuert werden. Im Normalzustand dient die Schicht des Gates als Isolator, sodass kein Strom zwischen Source und Drain fließen kann. Wird jedoch eine Spannung zwischen Source und Gate angelegt, bewegen sich Elektronen als freie Ladungsträger in den Kanal zwischen Source und Drain. Mit steigender Spannung verringert sich somit der Widerstand zwischen Source und Drain und ein Strom kann fließen. Je nach Bauart des MOSFET (P-Kanal oder N-Kanal) muss die steuernde Spannung positiv oder negativ sein.
Welche MOSFET Arten gibt es?
Es gibt grundsätzlich zwei Haupttypen von MOSFETs: N-Kanal-MOSFETs und P-Kanal-MOSFETs. Diese Bezeichnungen beziehen sich auf die Art von Halbleiter, der im MOSFET verwendet wird.
- N-Kanal-MOSFETs: Bei einem N-Kanal-MOSFET besteht der leitende Kanal aus einem N-Typ-Halbleiter, was bedeutet, dass er durch Elektronen leitet. Im „EIN“-Zustand wird der N-Kanal-MOSFET durch eine positive Spannung am Gate aktiviert, was Elektronen anzieht und so den Stromfluss ermöglicht.
- P-Kanal-MOSFETs: Im Gegensatz dazu besteht der leitende Kanal eines P-Kanal-MOSFET aus einem P-Typ-Halbleiter, der durch „Löcher“ leitet – also Bereiche, in denen Elektronen fehlen. Ein P-Kanal-MOSFET wird durch eine negative Spannung am Gate aktiviert, welche die notwendigen „Löcher“ erzeugt und den Stromfluss ermöglicht.
Insgesamt ermöglichen diese beiden Typen von MOSFETs eine flexible Steuerung des Stromflusses in einer elektronischen Schaltung und können je nach Anwendung spezifisch eingesetzt werden.
Zusätzlich wird zwischen Verarmungsmodus-MOSFETS und Anreicherungsmodus-MOSFETS unterschieden. Bei der ersten Variante kann der Strom solange ungehindert fließen, bis eine Spannung an das Gate angelegt wird. Bei der zweiten Variante handelt es sich um die bereits beschrieben Funktionsweise, bei der der Stromfluss zwischen Source und Drain über eine Spannung am Gate reguliert werden kann.
Unterschied: Bipolar Transistor vs. MOSFET
Im Gegensatz zu bipolaren Transistoren werden MOSFETs nicht über eine Stromzufuhr gesteuert, sondern durch das Anlegen einer Spannung. Beim Anlegen einer gewissen Mindestspannung beginnt der MOSFET zu leiten. Er kann vereinfacht als ein steuerbarer Schalter beschrieben werden. Für besonders schnelles Schalten eignet sich ein PowerFET.
MOSFETs sind temperaturempfindlicher als ein Bipolartransistor, verzeichnen dafür aber weniger statische und dynamische Verluste bei geringen Spannungen.
