Detaillierte Erläuterung der MOSFET-Parameter

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1. Schaltspannung VT – Schaltspannung (auch Schwellenspannung genannt): Die Gate-Spannung, die erforderlich ist, damit zwischen der Quelle S und dem Drain D ein leitender Kanal entsteht； -Normales N-Kanal-MOSFET, VT etwa 3–6 V ； -Durch technische Verbesserungen kann der VT-Wert des MOSFET auf 2–3 V gesenkt werden. 2. Der Gleichstrom-Eingangswiderstand RGS – also das Verhältnis zwischen der zwischen Gate und Source angelegten Spannung und der Gate-Stromstärke – wird manchmal durch den durch das Gate fließenden Strom dargestellt. Der RGS eines MOSFETs kann leicht Werte von über 10¹⁰ Ω erreichen. 3. Gate-Source-Brechspannung BVGS – Die VGS-Wert, bei dem der Gate-Strom IG beim Ansteigen der Gate-Source-Spannung von null an stark ansteigt, wird als Gate-Source-Brechspannung BVGS bezeichnet. 4. Durchbruchsspannung zwischen Drain und Source BVDS – Unter der Bedingung VGS=0 (verstärkter Modus) wird die Spannung VDS bezeichnet, bei der der Strom ID plötzlich stark ansteigt, wenn die Spannung zwischen Drain und Source erhöht wird. Die Ursachen für diesen Anstieg von ID sind folgende: (1) Der Schneeanstieg in der Entladeschicht in der Nähe des Drains; (2) Der Durchbruch zwischen Drain und Source. In einigen MOSFETs ist die Länge des Kanals relativ kurz. Wenn die Spannung VDS weiter erhöht wird, dehnt sich die Entladeschicht im Drain-Bereich stetig auf den Source-Bereich aus, wodurch die Länge des Kanals auf Null sinkt. Dadurch entsteht ein Durchbruch zwischen Drain und Source. Die Ladungsträger im Source-Bereich werden dann direkt vom elektrischen Feld der Entladeschicht angezogen und gelangen so in den Drain-Bereich – dadurch entsteht ein hoher Wert für ID.

5. Niedrigfrequenter Transistanzfaktor gm – Unter der Bedingung, dass VDS einen bestimmten Wert hat, ist das Verhältnis zwischen der kleinen Änderung des Drainstroms und der kleinen Änderung der Gate-Source-Spannung der Transistanzfaktor gm. Er gibt an, wie stark die Gate-Source-Spannung den Drainstrom beeinflusst. Es handelt sich dabei um einen wichtigen Parameter zur Beschreibung der Verstärkungsfähigkeit eines MOSFETs. In der Regel liegt der Wert von gm im Bereich von einigen Milliampere pro Volt.

6. Kapazitäten zwischen den Elektroden – Zwischen den drei Elektroden existieren Kapazitäten: die Gate-Source-Kapazität CGS, die Gate-Drain-Kapazität CGD sowie die Drain-Source-Kapazität CDS. CGS und CGD liegen im Bereich von etwa 1–3 pF, während CDS im Bereich von 0,1–1 pF liegt.

7. Leitwiderstand RON – Der Leitwiderstand RON zeigt die Wirkung von VDS auf ID an. Er entspricht dem Kehrwert der Steigung der Tangente an die Kurve der Drainstromfunktion in einem bestimmten Punkt. Im Sättigungsmodus ändert sich ID kaum mit VDS – daher ist der Wert von RON sehr hoch, in der Regel zwischen einigen Zehntausend Ohm und einigen Hunderttausend Ohm. Da MOSFETs in digitalen Schaltungen meist bei VDS=0 arbeiten, kann der Leitwiderstand RON in diesem Fall durch den Wert bei VDS=0 approximiert werden. Bei normalen MOSFETs liegt der Wert von RON unter einigen Hundert Ohm.

8. Niedrigfrequenter Störungsgrad NF – Störungen entstehen durch unregelmäßige Bewegungen der Ladungsträger innerhalb des Bauteils. Aufgrund dieser Unregelmäßigkeiten treten am Ausgang eines Verstärkers auch ohne Signalzufuhr unregelmäßige Spannungs- oder Stromänderungen auf. Der Stärke der Störungen wird in der Regel durch den Störungsgrad NF angegeben. Die Einheit dafür ist das Dezibel (dB). Je kleiner dieser Wert ist, desto geringer sind die von dem Bauteil erzeugten Störungen. Der niedrigfrequente Störungsgrad wird im niedrigen Frequenzbereich gemessen. Der Störungsgrad von Feldeffekttransistoren liegt in der Regel bei einigen Dezibel – das ist weniger als bei bipolaren Transistoren.