Der Unterschwelleneffekt beim BS170    

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In der Zeitschrift Funkamateur 2/2025 gab es einen Artikel von Jan Ückerseifer, DJ1UC: Der Unterschwelleneffekt bei Feldeffekttransistoren. Es geht darum, dass MOSFETs unterhalb der Schwellspannung schon einen kleinen Strom zeigen. Der Autor hat Kennlinien aufgenommen, die zeigen, dass bei kleinen Strömen an zwei Stellen ein Knick in der Kennlinie ist. Das war mit vollkommen neu, und deshalb wollte ich es nachmessen. Mit dem PWM-Ausgang und einem Tiefpassfilter erzeuge ich in PicoBasic eine linear ansteigende Gate-Spannung und messen die abnehmende Spannung am Drain, also indirekt den steigenden Drainstrom. Der Autor hatte mit einer konstanten Drain-Spannung von 5 V gemessen, hier läuft das etwas ungenauer. Ich habe mehrere Versuche gerbraucht, bis ich mit einem Lastwiderstand von 300 Ohm in den richtigen Strombereich gerutscht bin. Erst nachher wurde mir klar, dass 330 Ohm besser gewesen wäre, weil dann der Messbereich bis 3 mA im TestLab leichter ablesbar ist.




              REM Schwelle1
0x0100  A = 0
              L1:
0x1A02  Delay s = 2
0x03FF  C = 255
              L2:
0x4300  PWM1 = A
0x3400  B = A
0x190A  Delay ms = 10
0x3D00  A = AD1
0x4200  Print A
0x3500  A = B
0x2800  A = A + 1
0x2503  C*Goto L2:
0x1000  PWM1 = 0
0x1A02  Delay s = 2
0x2001  Goto L1:



Tatsächlich sieht man bei genauem Hinsehen drei Bereiche. Die beiden Knickpunkte habe ich hier markiert. Dazwischen erkennt man einen linearen Abschnitt der Kennlinie.



Üblicherweise werden solche Kennlinien anders herum gezeichnet, weil man dann direkt den Drain-Strom aufträgt. Das ist mit einer kleinen Änderung des Messprogramms möglich. Zwischen Messung und Ausgabe steht nun noch A = Not A, was der Subtraktion A = 255 - A entspricht.

              REM Schwelle2
0x0100  A = 0
              L1:
0x1A02  Delay s = 2
0x03FF  C = 255
              L2:
0x4300  PWM1 = A
0x3400  B = A
0x190A  Delay ms = 10
0x3D00  A = AD1
0x3300  A = NOT A
0x4200  Print A
0x3500  A = B
0x2800  A = A + 1
0x2503  C*Goto L2:
0x1000  PWM1 = 0
0x1A02  Delay s = 2
0x2001  Goto L1:




Hier wurde zusätzlich noch eine Gerade eingezeichnet, damit man den linearen Bereich besser erkennt. Er liegt bei meinem BS170 ganz grob zwischen 1,2 mA und 2,5 mA. Ob man damit vielleicht einen besonders linearen Signalverstärker bauen kann?


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