Feldeffekttransistor - Der Sensible
Materialbedarf
| Anz. | Bezeichnung | Datenblatt |
| 1 | Batterie/Spannungsquelle 9V | |
| 2 | BF256C |
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| 2 | Diode 1N4001 |
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| 1 | Widerstand 100 kOhm | |
| 1 | Trimmpotentiometer 10 kOhm |
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| 1 | Standard-Leuchtdiode 3mm oder 5mm rot |
3mm,
5mm |
| 1 | Standard-Leuchtdiode 3mm oder 5mm grün |
3mm,
5mm |
| 1 | Multimeter |
Grundlagen
Ohne Feldeffekttransistoren wären viele moderne Geräte gar nicht denkbar. Man müsste auf Handys, Mp3-Player und diverse andere mehr oder weniger nützliche Spielereien verzichten. Feldeffekttransistoren, oder auch kurz FET, haben gegenüber den bipolaren Transistoren einen entscheidenden Vorteil. FETs lassen sich nahezu stromlos steuern. Während beim normalen Transistor eine bestimmte Energie aufgebracht werden muss, damit dieser durchsteuert, kommt der FET damit aus, dass man an ihm nur eine Spannung anlegt.
Es gibt 2 große Familien von Feldeffekttransistoren. Die Anreicherungs-Typen und die Verarmungs-Typen. Bei den Anreicherungs-Typen, steuert der FET durch, wenn an seinem Steuereingang eine Spannung angelegt wird. Bei den Verarmungs-Typ hingegen sperrt der FET beim Anlegen einer Spannung. Hier werden wir uns erst einmal mit diesem Typ befassen.
 Unter
den Verarmungs-Typen, oder auch Sperrschicht-FETs genannt, gibt es 2
unterschiedliche Varianten. Das Eine sind die N-Kanal FETs und die anderen
bezeichnet man als P-Kanal FETs. Hier wird ein N-Kanal FET verwendet. Ein
ähnlicher Typ ist der
BF245.
Diesen Typ könnte man für die Versuche hier auch verwenden.Der BF256 besitzt ein Gehäuse wie der uns schon bekannte BC548. FETs besitzen ebenso 3 Anschlüsse die aber andere Bezeichnungen als wie die bipolaren Transistoren haben. Da wäre als Erstes der Steuereingang G (Gate). Dann besitzt er noch einen Drain (D) und einen Source- (S) Anschluss. Bei den hier verwendeten Typ kann man die D und S bedingt vertauschen, da diese technisch ähnlich aufgebaut sind. |
Funktionsweise des FET
 Wer
sich den Schaltplan ansieht, dem werden vielleicht gleich 2 Dinge auffallen.
Als Erstes ist der Vorwiderstand am Steuereingang des FETs rel. groß. Des
weiteren fehlt hier der Vorwiderstand für die Leuchtdiode,Wenn man nun die Schaltung in Betrieb nimmt, leuchtet die Leuchtdiode auf. Mit Hilfe des Potis kann man die Leuchtstärke verändern als die DS-Strecke mehr oder weniger freigeben. Die LED lässt sich aber nie ganz ausschalten. Dies liegt daran, dass der FET eine negative Spannung benötigt, wenn er komplett sperren soll. Der FET benötigt aber nahezu keinen Gate-Strom, so dass man den Vorwiderstand R1 auch noch problemlos erhöhen könnten. Wird dieser z.B. durch einen Widerstand von 1 MOhm eingetauscht, funktioniert die Schaltung ebenso einwandfrei. Der BF256 hat noch eine besondere Eigenschaft. Dieser FET lässt nur einen bestimmten Maximalstrom durch. Selbst wenn dieser voll durchgesteuert ist steigt der Strom nicht über einen bestimmten Wert. Daher benötigt man hier auch keinen Vorwiderstand für die Leuchtdiode. Der Maximalstrom liegt im Bereich der der LEDs. Man sollte aber darauf achten, dass hier wirklich der BF256C verwendet wird. Der A oder B-Typ besitzen einen anderen DS-Strom. Genaues steht im Datenblatt. |
Konstantstromquelle mit dem Feldeffekttransistor
 Die
Eigenschaft, dass der FET sperrt, wenn die Spannung am Gate steigt, kann
man sich zu Nutze machen. Verbindet man die Gate mit dem
Source-Anschluss, regelt der FET sich automatisch auf einen bestimmten
Strom ein. Dieser bleibt auch gleich, selbst wenn sich die
Betriebsspannung ändert. Daher eignet sich diese Schaltung hervorragend
für LEDs dessen Betriebsspannung keinen konstanten Wert haben. Z.b.
Fahrtregler bei einer Modellbahn. |
 Um
den Strom zu überprüfen, kann man vor oder nach der LED ein Multimeter
einschleifen. Ändert man die Betriebsspannung, so bleibt der Strom
nahezu gleich. Dementsprechend auch die Leuchtstärke der Leuchtdiode. |
 Möchte
man den Strom noch etwas nachregeln, so ist dies auch leicht möglich.
Durch die Verwendung eines Potis, lässt sich hier der Strom regulieren.Wie funktioniert aber nun das Ganze? Nehmen wir einmal an, dass der FET voll durchsteuert. Die Leuchtdiode bekommt also einen recht hohen Strom zu 'spüren'. Dementsprechend steigt auch die Spannung an. Diese erhöhte Spannung gelangt auch zum Gate des FETs wodurch dieser wieder abschnürt. Durch dieses Wechselspiel regelt sich ein bestimmter Strom ein, welcher immer konstant bleibt. |
Ein besserer Polaritätstester
 Mit
Hilfe der Strom regelnden Funktion des Feldeffekttransistors können wir
nun einen Polaritätstäster bauen, der in einem weiten Spannungsbereich
verwendbar ist. Es sind im Prinzip zwei FETs parallel geschaltet die für
unterschiedliche Stromrichtungen geschaltet sind. Des Weiteren wurde
jedem Strang noch eine Schutzdiode vorgeschaltet, so das der Strom nur
bei richtiger Stromrichtung in den entsprechenden Strang fließen kann.Für die Leuchtdioden sollte man hier die passenden Farben wählen. Für D1 wäre es dann grün, für die Anzeige 'Polung OK'. D2 wäre rot für 'Falsche Polung' Wird bei dieser Schaltung nun die Batterie
richtig angeschlossen, leuchtet D1 (grün) auf. Wird die Batterie
hingegen umgekehrt angeschlossen, wird D2 (rot) aufleuchten und damit
anzeigen, dass die Spannungsrichtung nicht stimmt. Diese Funktion ergab
sich ja ach schon aus dem Polaritätstester im Lehrgang
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