Der MOSFET als Schalter

Beschreibung / Inhalt
Das vorliegende Dokument beschäftigt sich mit der Verwendung von Transistoren als elektrische Schalter und betrachtet insbesondere die beiden Typen Bipolartransistoren und MOSFETs. Dabei werden die Vorteile der letzteren hervorgehoben. Ein wichtiger Aspekt im Schaltbetrieb ist die Schaltgeschwindigkeit und deren Auswirkungen auf die Verlustleistung und die nötige Kühlung des Transistors. Es wird darauf eingegangen, dass MOSFETs aufgrund ihrer internen Kapazitäten besonders bei höheren Strömen geeignet sind. Es werden verschiedene Kapazitäten wie Eingangs-, Rückkopplungs- und Ausgangskapazität sowie Induktivitäten vorgestellt und ihre Auswirkungen auf den Schaltvorgang erläutert.

Im weiteren Verlauf des Dokuments werden die Einschalt- und Ausschaltvorgänge eines MOSFET-Schalters untersucht und beschrieben. Dabei wird der sogenannte Miller-Effekt erklärt, der bei Schaltvorgängen auftritt und die Kapazität parallel zur Gate-Drain-Strecke beeinflusst. Es wird auch ein Kennlinienfeld des MOSFETs präsentiert.

In Bezug auf den Einschaltvorgang werden die Phasen t1 bis t3 betrachtet und deren Verlauf bei einem kleinen und einem großen Verhältnis von LS und Rst beschrieben. Dabei geht es um den Anstieg des Drainstroms und die Auswirkungen der parasitären Kapazitäten und Induktivitäten auf den Schaltvorgang. Der Ausschaltvorgang wird in vier Phasen eingeteilt und auch hier werden die Unterschiede bei einem kleinen und einem großen Verhältnis von LS und Rst erläutert.

Insgesamt bietet das Dokument eine ausführliche Betrachtung der Schaltvorgänge bei MOSFETs und gibt Einblick in deren spezifische Eigenschaften.
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Auszug aus Referat
Inhaltsverzeichnis EinleitungNeben den üblichen mechanischen Schaltern, wie etwa Relais, finden auch Transistoren als rein elektrische Schalter Verwendung. Der Vorteil von diesen liegt darin, daß es hier keine mechanischen Teile gibt, die abgenutzt werden, und keine Kontakte, die Funken ziehen und oxidieren. Bei den Transistoren stehen die Bipolartypen und die MOSFETs zur Wahl. Letztere bieten gegenüber den Bipolartransistoren noch einige Vorteile. Zu den wichtigsten Punkten im Schaltbetrieb gehört die Schaltgeschwindigkeit. Sie bestimmt, wie groß die während dem Ein- und Ausschalten am Transistor abfallende Verlustleistung ist. Und davon abhängig ist schließlich die Erwärmung des Transistors und die nötigen Kühleinrichtungen. Schaltung des MOSFET-SchaltersKapazitäten Leistungs-MOSFETs haben relativ hohe interne Kapazitäten, was auf ihren Aufbau zurückzuführen ist. Um hohe Ströme leiten zu können, haben sie sehr viele parallel geschaltene Elemente und große Kanalbreiten. Je größer der Strom ist, für den ein MOSFET ausgelegt ist, desto größer werden folglich seine Kapazitäten. Zwischen den drei Anschlüssen des MOSFETs existieren drei Kapazitäten: Gate-Source-Kapazität CGS Gate-Drain-Kapazität CGD Drain-Source-Kapazität CDSDaraus lassen sich folgende Kapazitäten bilden: Eingangskapazität (wenn CDS kurzgeschlossen) Rückkopplungs-Kapazität Ausgangskapazität Induktivitäten Im Drain- und im Sourcekreis existieren die parasitären Streuinduktivitäten LS und LSO. LSO stellt eine ...
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