Was sind die grundlegenden Schaltungen mit FET?
- Grundlagen des FET
- Grundschaltungen mit FET
- FET als Verstärker: Source-Schaltung
- Drain-Schaltung (Follower-Schaltung)
- Gate-Schaltung
- Anwendungen der FET-Grundschaltungen
- Fazit
FET, kurz für Field Effect Transistor, ist eine wichtige Halbleiter-Bauelement-Kategorie in der Elektronik. Die grundsätzlichen Schaltungen mit FETs spielen eine bedeutende Rolle in der Verstärkung, Steuerung und Schaltung von elektrischen Signalen. Im Folgenden werden die grundlegenden Schaltungsarten mit FETs ausführlich beschrieben.
Grundlagen des FET
Ein FET ist ein spannungsgesteuertes Bauelement, bei dem der Stromfluss zwischen Source und Drain durch die angelegte Spannung an der Gate-Elektrode gesteuert wird. Der wesentliche Vorteil eines FET liegt in seiner hohen Eingangsimpedanz und geringen Verlustleistung, was ihn von bipolaren Transistoren unterscheidet. Es gibt verschiedene Typen wie den JFET (Junction-FET) und den MOSFET (Metal-Oxide-Semiconductor-FET), die sich in Aufbau und Betriebsweise unterscheiden.
Grundschaltungen mit FET
Die wichtigsten Grundschaltungen mit FETs sind die sogenannte Source-Schaltung, Drain-Schaltung und Gate-Schaltung. Diese unterscheiden sich darin, welcher Anschluss – Source, Drain oder Gate – als Referenzpunkt oder Eingang definiert wird. Jede dieser Schaltungen bringt unterschiedliche Eigenschaften hinsichtlich Verstärkung, Eingangs- und Ausgangsimpedanz sowie Phasenlage mit sich.
FET als Verstärker: Source-Schaltung
Die Source-Schaltung ist die am häufigsten eingesetzte Grundschaltung mit FET. Dabei wird das Eingangssignal am Gate angelegt, während die Source über einen Widerstand auf Masse liegt und am Drain die Ausgangsspannung abgenommen wird. Diese Schaltung weist eine hohe Eingangsimpedanz auf und bietet eine Spannungsverstärkung, die je nach Bauteil und Beschaltung variiert. Die Ausgangsspannung hat eine Phasenverschiebung von 180 Grad zum Eingangssignal.
Drain-Schaltung (Follower-Schaltung)
In der Drain-Schaltung wird das Eingangssignal ebenfalls am Gate eingespeist, jedoch bei der Drain-Schaltung wird die Ausgangsspannung über die Source abgenommen. Diese Schaltung weist eine sehr hohe Eingangsimpedanz und eine Ausgangsimpedanz auf, die niedriger als bei der Source-Schaltung ist. Die Spannung wird nahezu unverstärkt (Verstärkung ungefähr 1) übertragen, weshalb man sie oft als Spannungsfolger (Buffer) verwendet. Diese Schaltung ist besonders geeignet, um Lasten mit niedrigem Widerstand anzutreiben.
Gate-Schaltung
Die Gate-Schaltung ist weniger gebräuchlich und wird hauptsächlich bei speziellen Anwendungen eingesetzt. Hier wird die Source als Eingang verwendet und der Drain als Ausgang. Aufgrund der internen Funktionsweise des FET besitzt die Gate-Schaltung andere Eigenschaften hinsichtlich Verstärkung und Impedanzen, sie wird eher selten angewandt.
Anwendungen der FET-Grundschaltungen
Grundschaltungen mit FETs werden in zahlreichen elektronischen Baugruppen eingesetzt, z.B. in Vorverstärkern, Oszillatoren, Impedanzwandlern oder als Schalter in digitalen Schaltungen. Die Auswahl der jeweiligen Grundschaltung hängt von den Anforderungen an Verstärkung, Eingangs- und Ausgangsimpedanz sowie Signalform ab. FETs ermöglichen durch ihre Eigenschaften insbesondere die Realisierung von rauscharmen und spannungsgesteuerten Schaltungen.
Fazit
Die grundlegenden Schaltungen mit FET sind essenziell für das Verständnis und den Einsatz dieser Transistorfamilie. Die Source-Schaltung bietet hohe Spannungsverstärkung bei großer Eingangsimpedanz, die Drain-Schaltung dient vor allem als Impedanzwandler mit Verstärkung nahe 1, und die Gate-Schaltung findet spezielle Einsatzgebiete. Das breite Anwendungsspektrum und die besonderen elektrischen Eigenschaften machen FETs zu unverzichtbaren Bauelementen der modernen Elektronik.