n-MOSFET-Grundschaltung berechnen

[µautonom]

Hallo ,

Ich möchte gerne folgende im Anhang Schaltung ausprobieren (ein wenig mit einem N-Mosfet experementieren) und nicht wie sonst immer blind drauflos nachbauen, sondern diesmal alle Spannungen Ströme berechnen, nur so zu Übung um mit dem Datenblatt umgehen zu können.

Schalter offen -> Transistor bleibt gesperrt da UGS über R1 auf Masse liegt (LED dürfte nicht leuchten?).

Schalter zu :
So an dem Widerstand R1 hab ich einen Strom von I=90µA an diesem muss folglich 9V abfallen.

-> UGS=9V -> laut Datenblatt ist die max. Schwellwertspannung UGS(th)=3V, damit müsste der Transistor nicht mehr sperren und die LED sollte leuchten.

Wie komm ich nun an die anderen Werte z.B an den Strom IDS=? bzw. an die Spannung UR2, UDS, wenn man annimmt das an der Diode ca. 0.7V abfallen.

Ich versteh auch nicht warum man im Datenblatt diese Conditions und die daraus resultierenden Ströme, Spannung angegeben werden wenn man doch dann die Werte wie UGS , ID je nach Schaltung anders festlegt.

Ein Beispiel:

im Datenblatt steht
RDS(on) Conditions:VGS=10V, ID=200mA -> UGS(th) Min:0 Typ: 1.2 Ohm Max: 5Ohm

Wenn ich nun eine andere Gatespannung und einen anderen Strom fließen lasse woher weiß ich dann nun den richtigen Widerstandswert,... hm ist grad einn blödes Beispiel, mir ist aber grad kein besseres eingefallen, aber ich denke ihr versteht mich.

Das ist z.B der Fall wenn ich obige Schaltung analysieren will aber nur die Widerstandswerte die Eingangsspannung und den Transistor kenne .... wie bestimmt man nun die restlichen Spannungen,Ströme, da der Tranistor ja kein lineares Bauteil ist sonder je nach eingestellten Werten so und so arbeitet ist das komplizierter als nur mit einer Schaltung aus Widerständen.

Ich hoffe man versteht was ich damit sagen bzw. worauf ich hinaus will.

Vielleicht kann mir einer erkläre wie man so eine Schaltung berechnet.

Mfg

[Besserwessi]

In einigen Datenblättern findet man noch ein paar Kurven dazu. Wegen des nichtlinearen Verhaltens, kann man halt nur ein paar Zahlenwerte für Typische Bedingungen angeben. Die 10 V für UGS haben sich als Standartwert ergeben und machen so verschiedene FETs vergleichbar.
Zwischenwerte muß man dann aus Kurven irgendwie interpolieren/extrapolieren. Oft kommt es auch gar nicht so genau auf die Werte an, da sind schließlich auch noch tolleranzen dabei. Ein Beispiel: Ob jetzt am FET 200 mV oder 170 mV abfallen ist einem oft ziehmlich egal , Hauptsache es wird nicht störend viel

Der Wert für Rds(on) wird sich nicht viel ändern zwischen 9 V und 10 V. Auch wird der Widerstand nicht alzusehr vom Strom abhängen, sonst wäre eine Widerstand keine so gute Näherung. Wenn da Werte große tolleranzen haben, kann man mit den ungünstigsten Werten Rechenen, wenn dann nuch paßt, dann hat man noch etwas Reserve.

[Gock]

Es gibt für die verschiedenen Spannungen und Ströme natürlich Formeln, die man in Büchern nachlesen kann. Dabei kommt es dann natürlich darauf an, was man mit dem FET machen will. Zum Schalten genugt ja meist der Zusammenhang zwischen VGS und RDSon, vielleicht noch die Gatekapazität bei hohen Frequenzen.
Der Widerstand eines FET ist im Grunde eine weniger interessante Sache, weil man eigentlich meist mit den Spannungen rechnet, der Widerstand ergibt sich dann eben. Allerdings ist gerade dieser Widerstand in gewissen Bereichen sehr linear, weshalb man nicht sagen kann, ein FET wäre sehr nichtlinear. Es kommt eben drauf an...
Gruß

[µautonom]

Hallo,

ok dann ist es doch nicht so einfach ohne "Kennlinien" die Werte zu bestimmen.

Nehmen wir an ich hätte für diesen Transistor zwei Kennlinien "Ausgangskennlinienfeld und die "Transferkennlinie" aufgenommen.

->siehe Bild im Anhang.

Die Schaltung die ich da oben analysieren will arbeitet ja im Grunde wie ein Schalter . R2 ist mit 470Ohm gegeben, wenn ich nun eine Arbeitsgerade in das Ausgangsfeld einzeichne wie bei den Bipolar-Transistor um den Arbeitspunkt zu markieren müsste ich damit den Strom ID ablesen können ? ... hm jetzt seh ich auch grad das ich ja nicht mal UDS hab.

Ist es auch möglich aus der Transferkennline den Strom ID zu bestimmen? Ich würde jetzt so vorgehen das ich vom 1. Punkt UGS=9V einen Strich nach oben ziehe, dieser würde irgendwo die Eingangskenlinie schneiden und dann an dem Schnittpunkt den Strich nach links ziehe um den Strom abzulesen.

Wenn ich den Strich nun nach rechts ziehe, zur Ausgangskennline (wie im Anhang angedeutet) müsste ich auch den Arbeitspunkt bestimmen können, sehe ich das richtig so?

@Gock
Klar wenn ich eine "eigene Schaltung" entwickel, würde ich mir natürlich vorher überlegen welche Funktion die Schaltung übernehmen soll Verstärker, Schalter ect. und dann dafür die Ausgangspannung den max. Strom festlegen usw. was mir die Berechnungen (Dimensionierung) erleichtern würde, aber hier in dem Fall, wollte ich einfach nur die Werte vor dem experementieren berechnen (war purer Zufall das ich auf die Schaltung gestossen bin)


Mfg, danke