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Höhere Ausgangsspannung

Die typischen Schwellspannungen üblicher Sperrschicht-Feldeffekttransistoren liegen im Bereich von 2  V bis 7  V. Feldeffekttransistoren mit isoliertem Gate (MOSFET) weisen in der Regel Schwellspannungen im Bereich von 1  V bis 2  V auf. Werden Ausgangsspannungen um 10  V benötigt, so ist dies mit einem einzelnen FET nicht mehr zu realsieren. Der Ausweg liegt in der Kaskadierung von FETs nach Bild  6.

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Bild 6: Schaltung für eine erhöhte Ausgangsspannung. Diese ist hier ungefähr die Summe der Schwellspannungen beider Transistoren

Die Ausgangsspannung der Schaltung in Bild 6 ist ungefähr die Summe der Schwellspannung beider Transistoren T1 und T2:

    UA ≈ Uth1 + Uth2            (2)

Da auch FETs eine gewisse Leitfähigkeit unterhalb ihrer Schwellspannung besitzen ist es erforderlich den Transistor T2 zu belasten. Es ist nämlich sehr wichtig, daß an die Source-Gate-Spannung von T2 stabil ist. Wäre dies nicht der Fall, dann ist die Ausgangsspannung ebenfalls nicht stabil. Durch die nötige Belastung von T2 nimmt jedoch die Stromaufnahme der Schaltung zu. Damit die Gesamtstromaufnahme nicht zu sehr ansteigt, wurde hier T2 mit dem Leckstrom einer gewöhnlichen Diode belastet. Im vorgestellten Fall (Bild  6) ist dies mit der allseits bekannten Diode des Typs 1N4148 realisiert. Die Stromaufnahme blieb mit dieser Maßnahme unter 4  nA (Zimmertemperatur).

Wie man leicht feststellen kann lassen sich weitere FETs in der Weise nach Bild  7 kaskadieren, um eine beliebig hohe Ausgangsspannung zu erzielen. Diese läßt sich dann zu

    UA ≈ Uth1 + Uth2 + ... +Uthn        (3)
    
Zu beachten ist, daß die Stromaufnahme mit jeder weiteren Stufe zunimmt. Selbstverständlich können anstelle der Sperrschicht-Feldeffekttransistoren moderne MOSFET vom Verarmungstyp eingesetzt werden. Das prinzipielle Verhalten unterscheidet sich dabei nicht.

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Bild 7: Kaskadierung von n Feldeffektransistoren zur Erzeugung einer beliebig hohen Ausgangsspannung