Schaltungstechnik

6.1 Eigenschaften von Feldeffekttransistoren 361
n-Gebiet
D
p-Gebiet
a) b) c)
D
D
ID ID
Kanalzone
G
S
G
p
U GS
RLZ
UDS S
G´ G
UDS S
Bild 6.1-3: Physikalischer Aufbau des N-Kanal JFET: a) prinzipieller Aufbau; b) idealisierter
symmetrischer Aufbau mit den Raumladungszonen zur Leitfähigkeitssteuerung des N-
Kanals im Widerstandsbetrieb; c) Abschnürbetrieb – „Stromquellenbetrieb“
Ein wesentliches Kennzeichen des Feldeffekttransistors ist, dass stets beide
Diodenstrecken (siehe Bild 6.1-2) gesperrt sein müssen, um eine Raumladungssteuerung
bewirken zu können. Je nach Größe der Steuerspannung UGS und der
Drain-Source-Spannung UDS ergeben sich verschiedene Betriebsarten des Feldeffekttransistors.
Sperrbetrieb liegt dann vor, wenn die Steuerspannung UGS beim N-Kanal
JFET kleiner als eine, dem Feldeffekttransistor eigene Schwellspannung Up ist. Es
bilden sich dann breite Raumladungszonen, die sich über die gesamte Kanallänge
berühren. Es entsteht kein leitender Kanal. Die Kanalzone ist voll bedeckt durch
die Raumladungszonen. Der Transistor ist gesperrt.
Widerstandsbetrieb oder „Linearbereich“ (siehe Bild 6.1-3b)) ist dann gegeben,
wenn bei UGS > Up die Raumladungszonen nicht so weit greifen, dass sie sich
berühren. Es entsteht ein leitfähiger „Widerstands“-Kanal zwischen Source und
Drain, dessen Breite durch die Steuerspannung UGS und durch die Spannung UDS bestimmt wird und damit steuerbar ist.
Abschnürbetrieb liegt dann vor, wenn sich die Raumladungszonen nur in
einem Punkt, dem Abschnürpunkt, berühren. Bei gegebener Steuerspannung UGS und größer werdender Spannung UDS wird bei UDS = UDSP ein Punkt erreicht, bei
dem sich die Raumladungszonen (siehe Bild 6.1-3c)) berühren, der Kanal ist abgeschnürt.
Man spricht dann von Abschnürbetrieb oder „Stromquellen“-Betrieb.
Erhöht man UDS über den Abschnürpunkt UDSP hinaus die Spannung mit UDS >
UDSP, so erhöht sich der Drainstrom nicht weiter, er bleibt ab dem Abschnürpunkt
konstant („Konstant“-Stromquelle).
Die Tab. 6.1-1 zeigt die wichtigsten Parameter eines N-Kanal JFET. Als erstes
zu nennen ist die Schwellspannung Up. Nur wenn die Steuerspannung UGS größer
als die Schwellspannung Up ist, kommt überhaupt ein Stromfluss zustande. Der
RLZ
n
RLZ
RLZ
p p
UGS n
p
G´