MOSFET

Der MOSFET
MOS-Feldeffekttransistor (kurz MOSFET Metall Oxide Semiconductor Field Effect Transistor) ist ein Oberflächenbauelement, dessen Funktion im wesentlichem durch Inversion an der Oberfläche des Halbleiters gegeben ist. Hierbei erfolgt eine Steuerung des Durchlassstroms über das elektrische Feld und somit nahezu leistungslos.
Die zugehörigen Elektroden werden als Drain, Source und Gate bezeichnet, wobei das Gate den Steueranschluss darstellt. Bei einem n-Kanal-MOSFET liegt die Drain-Elektrode auf positivem Potential, während die SourceElektrode negatives Potential besitzt. Für den p-Kanal-MOSFET sind die Polaritäten gerade umgekehrt.
Grundsätzlich wird beim MOSFET noch zwischen Verarmungstypen und Anreicherungstypen unterschieden. Beim Anreicherungstyp ist die Drain-Source-Strecke, die den Laststrom trägt, gesperrt, wenn keine Steuerspannung UGS anliegt. Es handelt sich dann um einen selbstsperrenden MOSFET. Hingegen ist ein Verarmungstyp auch ohne Steuerspannung leitfähig und heißt daher auch selbst leitender MOSFET. Die Leitfähigkeit des Verarmungstyps lässt sich über die Spannung UGS erhöhen oder verringern. In der Leistungselektronik dominieren heute fast ausschließlich die Anreicherungstypen.
In Abb.1 ist der schematische Aufbau der MOS-Struktur

Funktion
Wird eine Spannung UGB zwischen Gate und Bulk angelegt, dann wird im Halbleiter ein elektrisches Feld erzeugt. Dieses Feld übt auf alle vorhandenen Ladungsträger eine Kraft aus, so dass es zu einer Verschiebung der beweglichen Ladungsträger kommt. Ist diese Spannung wie im vorliegenden Fall positiv, dann werden die Majoritätsträger (bewegliche Löcher) in das Volumen abgedrängt und die Minoritätsträger (bewegliche Elektronen) werden zur Oberfläche hin gezogen. Bei hinreichend gewählter Spannung UGB, wird die Konzentration der beweglichen Elektronen an der Oberfläche größer als die Konzentration der Majoritätsträger. Diese Oberflächenschicht verhält sich dann so, als sei sie entgegengesetzt – in diesem Fall n – dotiert. Dieser Vorgang wird als Inversion bezeichnet. Durch diese Inversion bildet sich an der Oberfläche des Halbleiters ein
dünner Kanal. Es entsteht eine Brücke zwischen den beiden n-dotierten Zonen, über die Elektronen vom Sourceanschluss zum Drainanschluss fließen können. Das Zustandekommen der Inversion lässt sich am besten mit Hilfe eines idealisierten Bändermodells visualisieren.

MOSFET
Abb1 Schematischer Aufbau
Schaltzeichen MOSFET n-Kanal und p-Kanal