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Details | Preis | Verfügbarkeit | Gehäuse | U(GS)(th) max. | C(ISS) | R(DS)(on) Referenz-Strom | R(DS)(on) | Leistung (max) P(TOT) | Montageart | U(DSS) | Ausführung | |
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
 Abb. ähnlich ON Semiconductor BS170 MOSFET 1 N-Kanal 350 mW TO-92Conrad Electronic zzgl. MwSt. 2760 Stück auf Lager Sofort-Lieferung Mi., 23. Sep. Min: 15 | TO-92 | 3 V | 60 pF | 200 mA | 5 Ω | 350 mW | Durchführungsloch | 60 V | N-Kanal | |||
 Abb. ähnlich Infineon Technologies IRLZ44NPBF MOSFET 1 HEXFET 110 W TO-220Conrad Electronic zzgl. MwSt. 4204 Stück auf Lager Sofort-Lieferung Mi., 23. Sep. Min: 3 | TO-220 | 2 V | 1700 pF | 25 A | 22 mΩ | 110 W | Durchführungsloch | 55 V | HEXFET | |||
 Abb. ähnlich Infineon Technologies IRLML0100TRPBF MOSFET 1 N-Kanal 1.3 W SOT-23Conrad Electronic -26% € 0,16 € 0,11819 zzgl. MwSt. 2027 Stück auf Lager Sofort-Lieferung Mi., 23. Sep. | SOT-23 | 2.5 V | 290 pF | 1.6 A | 220 mΩ | 1.3 W | Oberflächenmontage | 100 V | N-Kanal | |||
 Abb. ähnlich Vishay IRF830PBF MOSFET 1 N-Kanal 74 W TO-220ABConrad Electronic zzgl. MwSt. 101 Stück auf Lager Sofort-Lieferung Mi., 23. Sep. | TO-220AB | 4 V | 610 pF | 2.7 A | 1.5 Ω | 74 W | Durchführungsloch | 500 V | N-Kanal | |||
 Abb. ähnlich Infineon Technologies IRFZ44NPBF MOSFET 1 N-Kanal 94 W TO-220Conrad Electronic zzgl. MwSt. 849 Stück auf Lager Sofort-Lieferung Mi., 23. Sep. Min: 2 | TO-220 | 4 V | 1470 pF | 25 A | 17.5 mΩ | 94 W | Durchführungsloch | 55 V | N-Kanal | |||
 Abb. ähnlich Infineon Technologies IRFB3006PBF MOSFET 1 N-Kanal 375 W TO-220ABConrad Electronic zzgl. MwSt. 76 Stück auf Lager Sofort-Lieferung Mi., 23. Sep. | TO-220AB | 4 V | 8970 pF | 170 A | 2.5 mΩ | 375 W | Durchführungsloch | 60 V | N-Kanal | |||
Infineon Technologies IRF3205SPBF-GURT MOSFET 1 N-Kanal 200 W D2PAKConrad Electronic zzgl. MwSt. 17 Stück auf Lager Sofort-Lieferung Mi., 23. Sep. | D2PAK | - | - | - | 0.008 Ω | 200 W | Oberflächenmontage | - | N-Kanal | |||
 Abb. ähnlich Infineon Technologies IRLML6402TRPBF MOSFET 1 P-Kanal 1.3 W SOT-23Conrad Electronic zzgl. MwSt. 1307 Stück auf Lager Sofort-Lieferung Mi., 23. Sep. Min: 20 | SOT-23 | 1.2 V | 633 pF | 3.7 A | 65 mΩ | 1.3 W | Oberflächenmontage | 20 V | P-Kanal | |||
 Abb. ähnlich STMicroelectronics STP26NM60N MOSFET 1 N-Kanal 140 W TO-220Conrad Electronic zzgl. MwSt. 23 Stück auf Lager Sofort-Lieferung Mi., 23. Sep. | TO-220 | - | - | - | 0.165 Ω | 140 W | Durchführungsloch | - | N-Kanal | |||
 Abb. ähnlich Infineon Technologies IRF2807PBF MOSFET 1 N-Kanal 230 W TO-220ABConrad Electronic zzgl. MwSt. 39 Stück auf Lager Sofort-Lieferung Mi., 23. Sep. Min: 10 | TO-220AB | - | - | - | 0.013 Ω | 230 W | Durchführungsloch | - | N-Kanal | |||
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Ratgeber
Ein Feldeffekttransistor oder kurz FET ist ein Transistor, der überwiegend zur Verstärkung schwacher Signale oder zum Schalten verwendet wird. Das Bauelement kann sowohl analoge als auch digitale Signale verarbeiten. Die heute am häufigsten eingesetzte Form ist der MOSFET, der Metall-Oxid-Halbleiter-Feldeffekttransistor. In unserem Ratgeber erfahren Sie, wie FETs aufgebaut sind und funktionieren.
Der Feldeffekttransistor ist ein aktives Bauelement mit drei Anschlüssen und ähnelt somit einem üblichen Transistor. Statt mit Basis, Emitter und Kollektor sind die Kontakte allerdings mit Gate, Drain und Source bezeichnet. FETs verwenden ein elektrisches Feld zur Steuerung des Stromflusses und verfügen über eine sehr hohe Eingangsimpedanz, die in vielen Schaltungen nützlich ist.
Die Hauptanwendung des Feldeffekttransistors liegt in integrierten Schaltungen. In dieser Funktion verbrauchen FETs viel weniger Strom als ICs mit bipolarer Transistortechnologie. Dies ermöglicht den Betrieb von sehr umfangreichen Schaltungslayouts bei minimalem Strombedarf. So enthält zum Beispiel ein handelsüblicher DDR4-Speicherriegel mit 128 Gigabyte Kapazität über 137 Milliarden dieser Transistoren. Bei Verwendung der bipolaren Technologie wäre der Stromverbrauch um etliche Größenordnungen höher und die erzeugte Leistung viel zu groß, um von der integrierten Schaltung abgeleitet zu werden.
Feldeffekttransistoren – vor allem MOSFETs – sind in allen Formen elektronischer Schaltungen weit verbreitet, sowohl in Schaltungen mit diskreten elektronischen Komponenten als auch in ICs.
Mit diesen Transistoren lassen sich Schaltungen wie Spannungsverstärker, Puffer oder Stromfolger, Oszillatoren, Filter und vieles mehr entwerfen.
Die Schaltungslayouts ähneln denen für bipolare Transistoren, obwohl die Vorspannungsanordnungen anders sind.
Das Konzept des Feldeffekttransistors beruht darauf, dass sich Ladungen innerhalb eines Halbleiterkanals anziehen können. Verantwortlich ist dafür ein elektrischer Feldeffekt – daher der Name. Der Halbleiterkanal besitzt Elektroden an beiden Enden, die als Drain und Source bezeichnet werden. Eine Steuerelektrode – das Gate – befindet sich in unmittelbarer Nähe des Kanals und steuert den Fluss der Ladungsträger, die von der Source zum Drain fließen und so den Source-Drain-Kanal bilden.
Der Source-Drain-Kanal kann entweder vom P-Typ oder vom N-Typ sein. Daraus ergeben sich zwei Arten oder Kategorien von FETs, die als P-Kanal- und N-Kanal-FETs bekannt sind. Durch Erhöhung der Spannung am Gate lässt sich zudem die Anzahl der im Kanal verfügbaren Ladungsträger entweder verringert oder erhöhen. Daher gibt es FETs im Anreicherungsmodus und FETs im Verarmungsmodus.
Da nur das elektrische Feld den Stromfluss im Kanal steuert, wird das Bauelement als spannungsbetrieben bezeichnet. Es besitzt außerdem eine hohe Eingangsimpedanz, in der Regel mehrere Megaohm. Dies ist oft ein deutlicher Vorteil gegenüber dem bipolaren und stromgesteuerten Transistor, der über eine viel niedrigere Eingangsimpedanz verfügt.
Der MOSFET besitzt eine Oxidschicht zwischen dem Gate und dem Kanal. Das erhöht die Eingangsimpedanz und verringert daher den Gesamtstrombedarf der Schaltung. Wie bei anderen FETs wird der im Kanal des MOSFETs fließende Strom durch die am Gate anliegende Spannung gesteuert. Daher werden MOSFETs häufig in Anwendungen wie Schaltern, Verstärkern, Choppern und Spannungsreglern eingesetzt. Aufgrund ihres geringen Stromverbrauchs finden sie sich recht häufig in Mikroprozessoren und integrierten Logikschaltungen. Für MOSFETs ist auch die Bezeichnung IGFETs geläufig, IG bezieht sich dabei auf das durch die Oxidschicht isolierte Gate.
Neben der üblichen Form eines MOSFET mit einem Gate gibt es auch MOSFETs mit zwei Gates. Das zweite Gate ermöglicht den Einsatz in Hochfrequenz-Designs wie HF-Mischern, bei denen ein Gate für das eingehende Signal und das andere für den lokalen Oszillator verwendet wird. Durch das zweite Gate lässt sich auch die Rückkopplungskapazität vom Ausgangskreis zum Eingang reduzieren, um Störschwingungen zu vermeiden.
Viele FETs werden für Standardanwendungen oder Kleinsignal-Schaltungsdesigns verwendet. In einigen Fällen sind jedoch höhere Leistungsparameter gefordert, beispielsweise in Schaltnetzteilen und anderen Leistungsschaltkreisen mit großen Strom- und Spannungspegeln. Für solche Fälle sind spezielle Power-MOSFETs im Handel, die speziell für diese Schaltungen und Szenarien hergestellt werden und viel höhere Strom- und Spannungspegel verarbeiten können.
In elektronischen Schaltungen ist auch der Sperrschicht-Feldeffekttransistor – kurz JFET – weit verbreitet. Obwohl sie nicht den extrem hohen Gleichstrom-Eingangswiderstand von MOSFETs bieten, funktionieren sie dennoch sehr zuverlässig, robust und einfach. Das macht diese elektronischen Bauteile zu einer idealen Wahl für viele elektronische Schaltungen. Außerdem sind JFETS sowohl in bedrahteter als auch in oberflächenmontierbarer Ausführung erhältlich.
Der Sperrschicht-FET ist ebenfalls ein spannungsgesteuertes Bauelement. Sowohl die N-Kanal- als auch P-Kanal-Versionen arbeiten auf ähnliche Weise, allerdings sind die Ladungsträger invertiert, das heiß, die Elektronen in dem einen Typ entsprechen den Löchern im anderen Typ.
Was sind die wichtigsten Leistungsparameter für MOSFETs?
Zu den wichtigsten Parametern gehören der Leistungsbereich und die Werte für Spannung, Strom, Kapazität sowie die Betriebstemperatur.
Die maximal erreichbare Leistung erstreckt sich von 200 Milliwatt bis zu 1300 Watt, die Spannungswerte reichen von 12 bis 1000 Volt, die Werte für den Referenzstrom von 0,1 Milliampere bis zu 195 Ampere. Hinsichtlich der Kapazität liegen MOSFETs zwischen 2,5 und 40.000 Pikofarad, die Minimaltemperatur kann bis zu minus 65 Grad Celsius, die Maximaltemperatur bis zu plus 175 Grad Celsius betragen.
Gibt es bestimmte Bereiche, in denen MOSFETs arbeiten?
Es gibt grundsätzlich drei Bereiche:
Im Cut-off-Bereich befindet sich der MOSFET in einem nichtleitenden Zustand, das heißt, er ist ausgeschaltet, der Kanalstrom ist gleich Null. Die Gate-Spannung ist kleiner als die für die Leitung erforderliche Schwellenspannung.
Im linearen Bereich ist der Kanal leitend und wird von der Gate-Spannung gesteuert. Damit der MOSFET diesen Zustand einnimmt, müssen die Gate-Spannung und auch die Spannung über dem Kanal größer sein als die Schwellenspannung.
Im Sättigungsbereich ist der MOSFET fest eingeschaltet. Der Spannungsabfall bei einem MOSFET ist in der Regel geringer als bei einem bipolaren Transistor, weshalb Power-MOSFETs häufig zum Schalten großer Ströme verwendet werden.