Vergleich von MOSFET und Transistor: Enthüllung des elektronischen Duos

Was ist ein MOSFET-Airsoft?

MOSFET-Typen

• Verarmungsmodus-MOSFET: Wenn keine Spannung angelegt wird, ist dieser MOSFET-Typ normalerweise eingeschaltet. Er schaltet ab, wenn eine Spannung angelegt wird.
• Anreicherungsmodus-MOSFET: Wenn keine Spannung angelegt wird, ist dieser MOSFET-Typ normalerweise ausgeschaltet. Er wird aktiviert, wenn eine Spannung angelegt wird.
• N-Kanal-MOSFET: Der zwischen den Source- und Drain-Anschlüssen dieser Art von MOSFET fließende Strom wird durch eine negative Spannung geregelt.
• P-Kanal-MOSFET: Der zwischen den Source- und Drain-Anschlüssen dieser Art von MOSFET fließende Strom wird durch eine positive Spannung geregelt.

Was ist ein Transistor?

Transistortypen

• Bipolartransistoren (BJTs): BJTs sind stromgesteuerte Geräte, da sie sowohl Elektronen als auch Löcher als Ladungsträger verwenden. Sie werden häufig in analogen Geräten wie Spannungsreglern und Verstärkern eingesetzt.
• Feldeffekttransistoren (FETs): Feldeffekttransistoren oder FETs regeln den Stromfluss durch einen Kanal mittels eines elektrischen Felds. Sie werden häufig in digitalen Anwendungen wie Logikgattern und Mikroprozessoren verwendet und sind spannungsgesteuerte Geräte.

Was macht ein Transistor?

Video zum Thema MOSFET vs. Transistor

Wie funktioniert ein MOSFET als Verstärker?

1. Anlegen einer Spannung an das Gate: Wenn an den Gate-Anschluss eine Spannung angelegt wird, wird ein elektrisches Feld erzeugt. Je nach MOSFET-Typ zieht dieses elektrische Feld Ladungsträger (Löcher oder Elektronen) im Halbleitermaterial an oder stößt sie ab.
2. Kanalbildung: Zwischen den Source- und Drain-Anschlüssen eines Anreicherungs-MOSFET bildet sich aufgrund des durch die Gate-Spannung erzeugten elektrischen Felds ein leitfähiger Kanal. Leitfähigkeit und Breite dieses Kanals stehen in direktem Zusammenhang mit der Gate-Spannung.
3. Stromregelung: Strom fließt durch den Kanal, wenn zwischen den Source- und Drain-Anschlüssen ein Spannungsunterschied besteht. Die Breite und Leitfähigkeit des Kanals, die durch die Gate-Spannung geregelt werden, bestimmen, wie viel Strom fließt.
4. Verstärkung: Die Beziehung zwischen der Gate-Spannung und dem Drain-Strom ist entscheidend für die MOSFET-Verstärkung. Der Drain-Strom kann als Reaktion auf selbst eine winzige Änderung der Gate-Spannung erheblich variieren. Mit anderen Worten: Ein schwaches Eingangssignal, das in das Gate eingespeist wird, kann verstärkt werden und zu einem stärkeren Ausgangssignal am Drain führen.

Wie funktionieren Transistoren?

1. Anlegen einer Spannung an die Basis: Wenn am Basisanschluss eine Spannung angelegt wird, entsteht ein elektrisches Feld. Je nach Transistortyp zieht dieses elektrische Feld entweder Elektronen oder Löcher – Ladungsträger – in das Halbleitermaterial hinein oder von diesem weg.
2. Bildung eines Kollektor-Emitter-Kanals: In einem NPN-Transistor bildet sich aufgrund der Erzeugung eines elektrischen Felds durch die Basisspannung ein leitfähiger Kanal zwischen den Kollektor- und Emitteranschlüssen. Die Basisspannung steht in direktem Zusammenhang mit der Breite und Leitfähigkeit des Kanals.
3. Stromregelung: Strom fließt durch den Kanal, wenn zwischen den Emitter- und Kollektoranschlüssen eine Spannungsdifferenz anliegt. Die Breite und Leitfähigkeit des Kanals, die durch die Basisspannung geregelt werden, bestimmen, wie viel Strom fließt.
4. Verstärkung: Die Beziehung zwischen der Basisspannung und dem Kollektorstrom ist für die Transistorverstärkung entscheidend. Der Kollektorstrom kann als Reaktion auf selbst geringfügige Änderungen der Basisspannung erheblich schwanken. Daher ist es möglich, ein schwaches Eingangssignal an der Basis in ein stärkeres Ausgangssignal am Kollektor umzuwandeln.

Wie testet man einen MOSFET?

1. Strom ausschalten: Stellen Sie sicher, dass kein Strom anliegt und der Stromkreis getrennt ist, bevor Sie den Test durchführen.
2. Identifizieren Sie die Pins: Identifizieren Sie die Pinpositionen des MOSFET. Ein MOSFET hat normalerweise drei Pins: Drain, Gate und Source.
3. Durchgangsprüfung: Richten Sie ein Multimeter für die Durchgangsprüfung ein. Platzieren Sie die Multimetersonden an den MOSFET-Pins, nachdem Sie den MOSFET aus dem Schaltkreis entfernt haben. Es sollte ein hoher Widerstandswert zwischen Gate und Drain sowie zwischen Gate und Source ermittelt werden. Ein niedriger Widerstandswert könnte darauf hinweisen, dass der MOSFET defekt ist.
4. Gate-Spannungstest: Verwenden Sie einen strombegrenzenden Widerstand, um den MOSFET an eine Spannungsquelle anzuschließen. Messen Sie den Strom, der zwischen Source und Drain fließt, nachdem Sie das Gate mit der richtigen Spannung versorgt haben. Wenn die Gate-Spannung angelegt wird, sollte sich der Strom zwischen Quelle und Abfluss deutlich ändern, wenn der MOSFET ordnungsgemäß funktioniert.

Wie testet man einen Transistor?

1. Strom ausschalten: Stellen Sie vor dem Testen sicher, dass der Stromkreis getrennt ist und kein Strom fließt.
2. Identifizieren Sie die Pins: Bestimmen Sie, welche Pins Emitter, Basis und Kollektor sind, wenn es sich um einen Bipolartransistor (BJT) handelt. Bestimmen Sie die Pins für Quelle, Gate und Drain, wenn es sich um einen Feldeffekttransistor (FET) handelt.
3. Durchgangsprüfung (für BJT): Verwenden Sie bei einer Durchgangsprüfung ein Multimeter. Sobald der BJT abgeklemmt ist, richten Sie die Multimetersonden zuerst auf die Emitter- und Basispins und anschließend auf die Kollektor- und Basispins aus. In einer Richtung sollte der Widerstandswert niedrig und in der anderen hoch sein. Auf diese Weise werden die internen Dioden des BJT getestet.
4. Hfe-Test (für BJT): Eine Funktion auf bestimmten Multimetern ermöglicht es Ihnen, die Stromverstärkung eines BJT zu messen. Für diesen Test sollten die Anweisungen des Multimeters befolgt werden.
5. Gate-Source-Spannungstest (für FET): Um festzustellen, ob ein FET richtig einschaltet, können Sie die Gate-Source-Spannung überprüfen. Der Strom zwischen Quelle und Abfluss kann durch Anlegen einer Spannung an das Gate gemessen werden.

Anwendungen von MOSFETs

• Leistungselektronik: Aufgrund ihrer hervorragenden Effizienz und schnellen Schaltzeiten werden MOSFETs in Leistungsumwandlungsschaltungen wie Spannungsreglern, DC-DC-Wandlern und Motorantrieben verwendet.
• Hochfrequenzschaltkreise (RF): MOSFETs sorgen für Hochfrequenzsignalverstärkung und -modulation in HF-Verstärkern, Oszillatoren und Mischern für drahtlose Kommunikationssysteme.
• Integrierte Schaltkreise (ICs): MOSFETs sind wesentliche Bestandteile von ICs und fungieren als Spannungsregler, Schalter und Verstärker in analogen und digitalen elektronischen Geräten.
• Automobilelektronik: Aufgrund ihrer hohen Strombelastbarkeit und Haltbarkeit werden MOSFETs in Automobilanwendungen zur Steuerung von Motoren, Stromverteilung und Beleuchtungssystemen eingesetzt.

Anwendungen von Transistoren

• Verstärkung: In Geräten wie Audioverstärkern, bei denen kleine Eingangssignale zur Steuerung größerer Ströme oder Spannungen verwendet werden, werden Transistoren zur Verstärkung elektronischer Signale verwendet.
• Schalten: In digitalen Schaltkreisen dienen Transistoren als Schalter. Sie können sich entweder im „Ein“- oder „Aus“-Zustand befinden, wodurch sie den Stromfluss regulieren und als grundlegende Komponenten von Mikroprozessoren und digitalen Logikgattern dienen können.
• Schwingung: Um periodische Signale zu erzeugen, die für Geräte wie Hochfrequenzsender und -empfänger erforderlich sind, verwenden Oszillatoren Transistoren.
• Spannungsregelung: Um die Ausgangsspannung unabhängig von Änderungen der Eingangsspannung oder -last konstant zu halten, verwenden Spannungsregler Transistoren.
• Signalmodulation:Um Daten für die Übertragung auf ein Trägersignal zu kodieren und dann am Empfangsende die Originaldaten abzurufen, werden in Modulatoren und Demodulatoren Transistoren verwendet.
• Audio- und Radiofrequenzverstärkung: Transistoren werden in verschiedenen Signalverarbeitungsschaltungen in Kommunikationssystemen verwendet, einschließlich Verstärkern für Radiofrequenzen und Audio.

Wichtige Unterschiede zwischen Transistoren und MOSFETs

Warum sind MOSFETs besser als Transistoren?

• Hohe Eingangsimpedanz: MOSFETs haben eine hohe Eingangsimpedanz, wodurch die Belastung der vor ihnen liegenden elektronischen Schaltungsstufen verringert wird und die Signalverarbeitung effektiver wird.
• Schnelle Schaltgeschwindigkeit: MOSFETs können aufgrund ihrer schnellen Schalteigenschaften bei hohen Frequenzen arbeiten und Leistungselektronikanwendungen präzise steuern.
• Geringer Stromverbrauch: Wenn MOSFETs ausgeschaltet sind, verbrauchen sie sehr wenig Strom, was die Wärmeableitung verringert und die Energieeffizienz elektronischer Systeme verbessert.
• Spannungsgesteuerter Betrieb: Da MOSFETs mit Spannung betrieben werden, ist es einfacher, sie mit Steuerschaltungen zu verbinden und den Stromfluss präzise zu modulieren.

• Stromsparende Verstärkung: Transistoren sind eine gute Wahl für Schalt- und Stromsparende Verstärkung, insbesondere in Kleinsignal- und Audioverstärkerschaltungen.
• Kostengünstige Lösungen: Transistoren bieten gelegentlich preisgünstige Lösungen für einfache Schalt- und Verstärkungsanforderungen, insbesondere in elektronischen Designs mit geringer Komplexität.
• Hochfrequenz-HF-Anwendungen: In Funkgeräten und Kommunikationssystemen eignen sich bestimmte Transistorkonfigurationen gut für Hochfrequenz-HF-Verstärkung und -Schwingung.
• Legacy-Systeme: Da die Komponenten kompatibel und leicht verfügbar sind, können Transistoren weiterhin in älteren elektronischen Systemen und Designs verwendet werden.

Wann verwendet man Transistoren und wann MOSFETs?

Fazit