Die Schwellenspannung ist ein Schlüsselparameter im MOSFET-Betrieb und gibt die minimale Gate-Source-Spannung an, die zum Einschalten des Geräts erforderlich ist. Die genaue Bestimmung dieser Spannung ist für den Schaltungsentwurf und die Analyse unerlässlich.

Threshold Voltage verstehen

Die Schwellenspannung (Vth) ist die Spannung, bei der ein MOSFET beginnt, Strom zwischen Drain und Source zu leiten. Sie wird durch die Herstellung, die Temperatur und die Bias-Bedingungen des Geräts beeinflusst. Eine genaue Messung gewährleistet den ordnungsgemäßen Betrieb des Geräts innerhalb der Schaltkreisparameter.

Vorbereitung der Messung

Vor der Messung ist sicherzustellen, dass der MOSFET ordnungsgemäß in einer Testschaltung angeschlossen ist. Die Gatespannung wird mit einem Netzteil angelegt, ein Widerstand in Reihe mit dem Drain zur Begrenzung des Stroms und ein Voltmeter zur Messung der Drain-Source-Spannung. Der Source-Anschluss ist geerdet.

Schrittweises Messverfahren

  • Stellen Sie die Drain-Source-Spannung (VDS) auf einen kleinen, konstanten Wert, z. B. 0,1 V.
  • Schrittweise Erhöhung der Gate-Source-Spannung (VGS) von 0V nach oben.
  • Überwachen Sie den Drain-Strom (ID) oder die Drain-Spannung über den Widerstand.
  • Identifizieren Sie den Wert VGS, bei dem der Drainstrom signifikant zu steigen beginnt.
  • Diese VGS ist die ungefähre Schwellenspannung.

Alternative Methode: Transfer-Charakteristik-Plot

Der Drainstrom (ID) wird gegen die Gatespannung (VGS) aufgetragen, um eine Übertragungskennlinie zu erzeugen. Die Schwellenspannung wird typischerweise als VGS identifiziert, bei dem ID einen bestimmten kleinen Strompegel erreicht, z. B. 1 μA.