User manual

64
10. JFET - Sperrschichtfeldeffekttransistor
Die Abkürzung JFET steht für „Feld-Effekt-Transistor mit verbundenem Gate“. Im vorliegenden Versuch ndet der n-Kanal JFET J310
Verwendung. Feldeffekttransistoren nutzen negative Spannung an ihrem Gate-Anschluss, um den Stromuss zwischen ihren Drain- und
Source-Kontakten zu steuern. Ist die Gate-Spannung 0V, verhält sich der FET wie ein normaler ohmscher Widerstand und es ndet keine
Beeinussung des Stromes zwischen den Drain- und Sourceanschlüssen statt. Die steuerende Gatespannung muss negativ sein, da bei
positiver Gatespannung ein unerwünschter Stromuss an ihr resultiert. Dafür nden, wie in der Abbildung ersichtlich, zwei entgegenge-
setzt geschaltete Netzteile Verwendung. Diese richten einen Spannungsbereich von -9V bis +9V ein. Bezugspotential bleibt allerdings
Masse, also 0V. Um einen unzulässig hohen Gatestrom zu verhindern, ist am Gate-Kontakt ein 100kΩ-Widerstand eingebracht. Das
Potentiometer steuert nun indirekt den Stromuss über unsere rote LED. Ist der Drehknopf am rechten Anschlag, sperrt der FET, da die
Source-Drain-Strecke in ihm hochohmig wird. Ist der Drehknopf am linken Anschlag wird der Stromuss zwischen Source und Drain nicht
mehr behindert und die rote LED leuchtet mit maximaler Intensität. Der in diesem Versuch verwendete JFET J310 wird in Hochfrequenz-
Vorverstärkern, den LNAs (Low-Noise-Amplier), eingesetzt, um eine sehr gute Signalqualität zu gewährleisten.
1kΩ
LED
r ed
1kΩ
100kΩ
+
-
9V
0,5A polyfuse
+
-
9V
1A polyfuse
G
S
D
J310 n-JFET
10kΩ
Achtung Minuspol
11. MOSFET
11.1 MOSFET Funktion
Ein Metall-Oxid-Halbleiter-Feldeffekttransistor (MOSFET) hat an seinem Gate-Kontakt einen sehr hohen ohmschen Widerstand.
Eine Gate-Spannung baut wie bei einem Kondensator ein elektrisches Feld auf, wobei der darunter liegende Kanal zwischen Source und
Drain leitend wird. Der hohe Gate-Widerstand ist damit erklärbar, dass nur ein elektrisches Feld aufgebaut werden muss, nicht aber, wie
bei einem Bipolartransistor (z.B. unser BC817), Ladungsträger über den Basis-Kontakt in die Halbleiterschicht eingebracht werden
müssen, um einen Leitungsvorgang an den Arbeitskontakten zu ermöglichen. Das Schaltsymbol verdeutlicht das durch die Trennung des
Gate von Source und Drain. Es gibt verschiedene Arten von MOSFET Typen. Unterschieden werden sie nach der Dotierung des Kanals in
n- und p- Kanal sowie in leitend oder nichtleitend. Unser MOSFET ist ein nichtleitender n-Kanal Transistor. Das ist am Schaltsymbol zu
erkennen, da die Linie zwischen Source und Drain unterbrochen ist, was für nichtleitend steht und der Pfeil nach innen weist, was n-Kanal
bedeutet. Unser MOSFET lässt also einen Stromuss zu, wenn eine positive Gate-Spannung angelegt ist, andernfalls sperrt er. In unserem
Schaltungsaufbau wird diese durch das Potentiometer eingestellt. Der MOSFET wird leitend und die rote LED beginnt zu leuchten, wenn
wir den Drehknopf von links nach rechts verstellen.
1kΩ
LED
r ed
1kΩ
+
-
9V
0,5A polyfuse
10kΩ
G
S
D
n-MOS
2N7002
G