Die FET-Familie

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Bisher haben wir uns nur mit MOSFETs befasst. Das ist die heute am meisten verwendete Art einer Klasse von Feldeffekttransistoren – kurz FET. Nun kommen einige weitere Klassen von Feldeffekttransistoren hinzu.

Im Folgenden betrachten wir die beiden neuen FET-Typen: JFET und Depletion-MOSFET. Sie ähneln sich sehr, da sie bei einer Gatespannung von 0 V leiten.

Selbstleitende MOSFETs

Alle Transistoren und MOSFETs, die wir bisher betrachtet haben, müssen angesteuert werden, um zu leiten. Transistoren brauchen einen Basisstrom, um eingeschaltet zu werden, MOSFETs hingegen benötigen eine Gatespannung.

Wir lernen jetzt Bauelemente kennen, die leiten, wenn sie nicht angesteuert werden. Es handelt sich um MOSFETs und eine für uns neue Art von FET (Feldeffekttransistoren), die bei einer Gatespannung von 0 V leiten. Durch eine Spannung am Gate können sie ausgeschaltet werden.

Diese Art von FET wird als selbstleitend bezeichnet, im Falle von MOSFETs als Depletion-MOSFET.

Die bisher von uns verwendeten MOSFETs werden als selbstsperrend, Enhancement-MOSFETs, bezeichnet.

Da Depletion-MOSFETs selten verwendet werden, versteht man unter dem Begriff MOSFET ohne den Zusatz selbstleitend oder Depletion-MOSFET immer selbstsperrende Enhancement-MOSFETs.

Am besten beginnen wir mit einer typischen Schaltung mit selbstleitenden MOSFETs.

Konstantstromquelle mit einem selbstleitenden MOSFET

Einfach schön: Wir benötigen lediglich einen MOSFET und einen Widerstand. Aber was ist anders?

Das Symbol des selbstleitenden MOSFET unterscheidet sich von dem eines normalen MOSFET. Die Linie zwischen Drain und Source ist durchgezogen und nicht unterbrochen.

Wenn Strom fließt, fällt an dem Widerstand R eine Spannung ab. Damit ist die Spannung zwischen Source und Gate negativ. Offensichtlich verringert der MOSFET den Strom, wenn die Gatespannung negativ ist. Bei welcher Gatespannung der MOSFET abschaltet bzw. den Drainstrom verringert, hängt von seinem Typ ab. Der hier verwendete Typ schaltet bei etwa -3 V ab. Das ergibt einen Strom von 3 V/150 Ω = 20 mA.

Es gibt eine weitere Art von Feldeffekttransistoren, den J-FET. Er hat ähnliche Eigenschaften wie der selbstleitende MOSFET.

Was haben wir?

selbstleitende MOSFET (Depletion-MOSFET)

J-FET

und natürlich unsere normalen MOSFETs, die selbstsperrend sind (Enhancement-MOSFET).

All das gibt es als N- und P-Version.

Wir fassen es in einer Tabelle zusammen.

FET-Typ	Steuerungs-Verhalten	U_gs=0 V	Ein bei U_gs	Aus bei U_gs	Symbol
N-MOSFET (Enh.)	Selbstsperrend	aus	positiv	0 V
P-MOSFET (Enh.)	Selbstsperrend	aus	negativ	0 V
N-MOSFET (Depl.)	Selbstleitend	ein	0 V	negativ
P-MOSFET (Depl.)	Selbstleitend	ein	0 V	positiv
N-JFET	Selbstleitend	ein	0 V	negativ
P-JFET	Selbstleitend	ein	0 V	positiv

Bei NPN- und PNP-Transistoren fließt der Strom quer durch die verschiedenen Schichten. Deshalb werden sie auch als Bipolartransistoren (BJT) bezeichnet.

Bei Feldeffekttransistoren fließt der Strom durch nur eine Schicht, genauer gesagt einen Kanal. Sie werden deshalb auch als Unipolartransistoren bezeichnet.

Bei N-MOSFETs und P-MOSFETs ist die leitende Schicht N oder P. Das Gate liegt als Metallschicht (M) über dem gesteuerten Kanal. Es ist durch eine extrem dünne Siliziumdioxidschicht (SiO2) isoliert.

MOS-FET

Die JFET werden über eine sperrende Diode, die über dem Kanal liegt, gesteuert.

Es handelt sich um Sperrschicht-Feldeffekttransistoren, JFET.

Es gibt auch MOSFETs mit diesem Verhalten. Sie leiten, wenn die Spannung am Gate 0 ist. Sie sind selbstleitende MOSFETs (Depletion-MOSFETs). Die uns bekannten MOSFETs sind dagegen selbstsperrende Enhancement-MOSFETs.