Über MOSFET
Der Metalloxid-Halbleiter-Feldeffekttransistor (MOSFET, MOS FET oder MOS-FET), auch Metalloxid-Silizium-Transistor (MOS-Transistor oder MOS) genannt, ist eine Art isolierter Gate-Feldeffekttransistor, der durch kontrollierte Oxidation eines Halbleiters (in der Regel Silizium) hergestellt wird.
Die Spannung des abgedeckten Gates bestimmt die elektrische Leitfähigkeit des Bauelements. Diese Fähigkeit, die Leitfähigkeit mit der Höhe der angelegten Spannung zu verändern, kann zur Verstärkung oder zum Schalten elektronischer Signale genutzt werden.
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Mitte der 1960er Jahre verwendete RCA MOSFETs in seinen Verbraucherprodukten wie Verstärkern, FM-Radios und Fernsehern. Im Jahr 1967 entwickelten die Forscher Donald Klein, John Sarace und Robert Kerwin von Bell Labs den selbstausrichtenden Gate-MOS-Transistor (Silizium-Gate) und die Forscher Tom Klein und Federico Faggin von Fairchild passten diesen Transistortyp 1968 für integrierte Schaltkreise an.
Was ist ein MOSFET-Verstärker?
Ein MOSFET-Verstärker ist daher ein Verstärkertyp, der die Metall-Oxid-Halbleiter-Feldeffekttransistortechnologie nutzt.
MOSFET-Leistungsverstärker
Der Leistungs-MOSFET ist eine spezielle Art von MOSFET, der für hohe Leistungsniveaus ausgelegt ist. Er hat einige Vorteile gegenüber anderen Leistungshalbleiterbauelementen wie Thyristoren oder Bipolartransistoren mit isoliertem Gate (IGBT). Der Leistungs-MOSFET hat einen guten Wirkungsgrad und eine hohe Schaltgeschwindigkeit bei niedrigen Spannungen.
Der Leistungs-MOSFET hat wie der IGBT ein isoliertes Gate. Daher lässt sich das isolierte Gate leicht ansteuern. Sowohl Leistungs-MOSFETs als auch IGBTs können eine geringe Verstärkung aufweisen, manchmal in einem solchen Ausmaß, dass die Gate-Spannung höher sein muss als die zu steuernde Spannung.
Die Tohoku-Universität und Jun-ichi Nishizawa erfanden 1974 einen Leistungs-MOSFET für Audioanwendungen. Dieser Audio-Leistungs-MOSFET wurde bald darauf von der Yamaha Corporation für ihre HiFi-Audioverstärker hergestellt. Ebenfalls im Jahr 1974 begannen Sony, JVC und Pioneer Corporation mit der Herstellung von Verstärkern mit Leistungs-MOSFETs.
Leistungs-MOSFETs mit lateraler Struktur (z. B. LDMOS) werden hauptsächlich in High-End-Audioverstärkern und Hochleistungs-PA-Systemen eingesetzt.
LDMOS-Verstärker
LDMOS (Laterally-Diffused Metal-Oxide-Semiconductor) ist ein planarer doppelt diffundierter MOSFET, der in Verstärkern, einschließlich HF-Leistungsverstärkern (Hochfrequenz), Audio-Leistungsverstärkern und Mikrowellen-Leistungsverstärkern, eingesetzt wird.
Der siliziumbasierte HF-LDMOS ist der am häufigsten verwendete HF-Leistungsverstärker in Mobilfunknetzen. Er ermöglicht den Großteil des weltweiten Mobilfunk- und Datenverkehrs. LDMOS-Bauteile werden häufig in HF-Leistungsverstärkern für Basisstationen eingesetzt, da hier eine hohe Ausgangsleistung mit einer entsprechenden Drain-Source-Durchbruchspannung von typischerweise über 60 Volt erforderlich ist.
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CMOS-Verstärker
Komplementäre Metall-Oxid-Halbleiter (CMOS)-Verstärker sind allgegenwärtige analoge Schaltungen in Computern, Mobiltelefonen, Kameras, biomedizinischen Schaltungen, Audiosystemen, Telekommunikationssystemen sowie vielen anderen Systemen.
Die Leistung von CMOS-Verstärkern beeinflusst die gesamten Spezifikationen der Systeme. Sie nutzen MOSFETs. CMOS-Verstärker sind einfacher herzustellen und daher kostengünstiger als Bipolar-Junction-Transistor-Verstärker (BJT).
CMOS-Verstärker bieten eine ausreichend hohe Transkonduktanz, um den Entwurf sehr leistungsfähiger Schaltungen zu ermöglichen. In leistungsstarken CMOS-Verstärkerschaltungen werden Transistoren zur Verstärkung des Signals verwendet. Außerdem werden sie als aktive Lasten eingesetzt, um im Vergleich zu ohmschen Lasten eine höhere Verstärkung und Leistung zu erzielen.
FET-Verstärker
Ein FET-Verstärker ist ein Verstärker, der einen oder mehrere Feldeffekttransistoren (FETs) verwendet. Die gängigste Art von FET-Verstärkern sind MOSFET-Verstärker, die MOSFETs verwenden. Durch die Verwendung von FETs zur Verstärkung wird eine hohe Eingangsimpedanz bei niedriger Ausgangsimpedanz erreicht.
Arten von FET-Verstärkern
- Common-Gate-Verstärker: Das Gate ist sowohl für den Eingang als auch für den Ausgang gemeinsam.
- Common-Source-Verstärker: Die Source ist sowohl für den Eingang als auch für den Ausgang gemeinsam.
- Common-Drain-Verstärker: Der Drain ist sowohl für den Eingang als auch für den Ausgang gemeinsam. Er wird auch als Sourcefolger bezeichnet.
ÜBER DEN AUTOR
Position: Kolumnistin
Nach dem Universitätsabschluss ging Annie für ein einjähriges soziales Praxisprogramm nach Deutschland, wo sie Freunde aus verschiedenen Ländern fand und Deutschland besser kennenlernte. Sie freut sich, Neues zu lernen, und hat immer eine große Neugierde und Liebe zum Leben. Derzeit konzentriert sie sich auf das Schreiben von Hilfeartikeln über Systempartitionierung und Datenwiederherstellung. Sie liebt Musik, Literatur und Fußball, und Borussia Dortmund ist der Verein, den sie seit zehn Jahren unterstützt.