Anfänger Frage zur Mosfet Schaltung

[Weltensegler]

Hallo liebe Elektronikfreunde.
Hier eine einfache Schaltung an der wir verzweifeln

Gegeben:
Up = +2,5 Volt
Ids = 0,35 Ampere
Ugs = 5 Volt oder 0 Volt (beide fälle sollen berechnet werden)

Die Frage ist, wie viel Strom in Ampere fließen durch den 5 Ohm wiederstand wenn Ugs = 5 und Ugs = 0 Volt?


Schaltbild:
http://i.imagebanana.com/img/7zfgo8xv/Schaltung.jpg

Kennlinie:
http://i.imagebanana.com/img/j9r4i2jb/Kennlinie.jpg[/url]

Mein Ansatz:
Bei Ugs = 0 Volt
Der Transistor sperrt.
Da ein Wiederstand Parallel geschaltet ist.
Lässt sich mit der Spannungsteiler regel der Strom leicht berechnen:
Ub * 5 Ohm / 15 Ohm = 3,33 Volt
3,33 Volt / 5 Ohm = 0,67 Ampere

Bei Ugs = 5 Volt wird es schwer.
Ich würde einfach mal sagen, der Transistor hat nen Innenwiederstand von 0 Ohm, und daher würden über den 5 Ohm wiederstand 0 Ampere fließen.

Doch ich möchte die Gegeben Werte und die Kennlinie benutzen.
Mit der Formel
ID = IDs * (1-(Ugs/Up))^2
ID = 0,35 A * (1-(5V/2,5V))^2 = 0,35 A
Wenn ich jetzt ne Arbeitsgerade hätte könnte ich jetzt Uds ablesen, und dann ausrechnen wie viel Strom durch Rl fließt.
Um die Arbeitsgerade zu zeichnen brauch ich aber den Wiederstand zwischen Rds oder ich sag Rds ist 0 Ohm...
Also gehe ich mal davon aus das die Arbeitsgerade für diese Schaltung die y-achse bei 1 Ampere schneidet, also Ub / Rd = 1 A = 10 Volt / 10 Ohm
Ich gehe davon aus das Rds 0 Ohm beträgt.

Ich weiß aber das das falsch ist.
darum rechne ich ungerne weiter.
So käme ich dann auf 6 Volt Uds, und durch RL fließen demnach 1,2 Ampere.
Wo ist mein Denkfehler???

Ich freu mich über jede kritik!
:roll: :roll:

 

[patois]

.
Ehrlich gesagt kommt mir die Schaltung "merkwürdig" vor.

Vermutlich ist der 5 Ω Widerstand falsch eingezeichnet ?

Am Transistor sollte man zur besseren Übersicht die Anschlüsse D, S, und G kennzeichnen.

Bitte Schaltbild überprüfen.

Patois

Gutgemeinte Anmerkung: Elektrischer Widerstand wird nicht mit "ie" geschrieben!

 

[Weltensegler]

Danke für die Schnelle Antwort

http://i.imagebanana.com/img/9o0kcodo/SchaltbildMosfet.jpg

Das ist die Orignalschaltung.
Rd = 10 Ohm, RL = 5 Ohm
Ub = 10 Volt
Für Ugs treten die Fälle 0 Volt und 5 Volt auf.

Das müsste eigentlich beides die gleiche Schaltung sein? Das ist ne Aufgabe aus einer Klausur von ner Fachhochschule.

 

[patois]

:wink:

Wenn man mir jetzt noch sagen würde, was mit dem
gegebenen Wert Up = 2,5 Volt gemeint ist,
könnte ich mir die Sache morgen vormittag nochmals ansehen.

Jetzt bin ich leider schon zu müde ...

Patois

( ich glaube die 2,5 Volt und die 0,35A sind der Knackpunkt - ihr könnt mal in dieser Richtung nachdenken,
wenn ihr noch fit seid. )

 

[vaneesh]

Korrekt, man braucht die Arbeitsgerade um mithilfe des Diagramms die verschiedenen Punkte für ein Ugs zu finden.
Dazu müssen wir nur gucken, wie die rechte Seite für den MOSFET zwischen Drain und Source aussieht.

Und was sehen wir auf der rechten Seite?
Nen Spannungsteiler, der von den 10 V gespeist wird!

Also die Spannungsquelle und den Spannungsteiler dadurch ersetzen, dass sich eine Ersatzspannungsquelle mit einem Innenwiderstand ergibt.
Genau genommen könnt man sogar den Schritt noch teilweis einsparen, aber das lassen wir mal und überlegen stur weiter.

Nun, da fließt der maximale Strom dann, wenn Uds = 0 ist und da können wir dann leicht den zugehörigen Strom errechnen (durch den 5 Ohm kann ja nix mehr fließen).
Umgekehrt fließt kein Strom Ids. wenn Uds gleich der Leerlaufspannung der Ersatzspannungsquelle ist.

Also haben wir zwei Punkte, die auf unserer Arbeitsgeraden liegen.

Da ne Gerade durchziehen und angucken, wo die Linie Kennlinienen bei den beiden gefragten Ugs schneidet.

Daraus können wir dann ganz einfach ablesen, wo die zwei gesuchten Arbeitspunkte sind (also das Pärchen Uds/Ids).

Weil Uds gleich der Spannung am 5 Ohm Widerstand ist, kennst Du auch schon den Strom, der durch diesen Widerstand fließt.

Nix mit den MOSFET als Widerstand verstehen, das ist er nämlich absolut nicht und ähnelt eher (am nem gewissen Uds) einer Konstantstromsenke.

Auch jede andere Interpretation ist hier unnötigt und wohl auch net im Sinne des Aufgabenstellers.
Damit hast Du beide Teilaufgaben erschlagen und damit hast Du schon deine Ergebnisse.

Was das komische Up sein soll, sieht man dann vielleicht, wenn man die Ergebnisse sieht.

Bin aber grad zu faul zum rechnen ...

 

[wechselstromer]

An den TE eine kleine nichttechnische Bemerkung:
Der Widerstand schreibt sich ohne e zwischen den Buchstaben W und d. :lol:

Selbst wenn Du ihn mehrmals so geschrieben hast. :lol: :lol:

Viele Grüße

wechselstromer

 

[patois]

@ Thread-Eröffner

vaneesh hat ja eigentlich schon alles erklärt.

Ergänzend könnte man sich folgenden LINK ansehen:

http://www.mikrocontroller.net/topic/207593

Das Ergebnis, das in diesem LINK erzielt wurde, deckt sich ziemlich genau mit den Werten, die ich aus einer Simulation ermittelt habe.

In diesem LINK wird auch ein Kennlinienfeld gezeigt, in das die Arbeitsgerade eingezeichnet wurde.

-----------------------------------------------------------------------

http://s22.postimg.org/p5mo10365/MOSFET_Testbild.jpg

Bei der Simulation wurde der Strom durch den MOSFET als Richtwert vorgegeben.

Da MOSFETs stark streuen, weicht die Gatespannung etwas von der Vorgabe 5 Volt ab; auch UDS ist etwas niedriger ausgefallen.

 

[Weltensegler]

Ah danke.

Bei Fall Ugs 0 Volt, wäre Uds indiesem fall 3,33 Volt.
Durch RL würden demnach 0,66 Ampere Fließen.

Bei Fall Ugs 5 Volt, wäre Uds 0 Volt. Der gesammte Strom fließt über Drain Source.
Durch RL fließen demnach 0 Ampere.

Hier die Kennlinie zu den Fällen.
Kurzschlussfall: Transistor leitet, der maximale Strom von 1 Ampere fließt über Drain und Source. es fallen 0 Volt Spannung ab.

Leerlauffall: Der Transistor sperrt, der Strom fließt über die beiden Wiederstände.
Die Spannung an RL beträgt 3,33 Volt was auch die Spannung für UDS entspricht.

Wäre das dann die richtige Arbeitsgerade?
http://i.imagebanana.com/img/turxhfmo/kennlinie.jpg

 

[Weltensegler]

DANKE

Jetzt ist alles Klar, ihr habt mir sehr viel Geholfen!

DANKE nochmal

Ich studiere bio und nanotechnologie in iserlohn (Übrigends ein sehr interessanter und empelenswerter studiengang)
Ich habe auch vor nächstes Semester kostenlos Elektronik Nachhilfe zu geben, da viele mit diesem Fach Probleme haben. Ich möchte das mehr Menschen die Grundlagen verstehen, mit der Hoffnung das sich dann genug Interessierte finden, und das Wahlmodul Bioelektronik zustande kommt.

Liebe Grüße
Eurer
Welten

 

[vaneesh]

Jau freut mich, dass man's dir net vorkauen musste, sondern dass Du selbst auf das Prinzip gekommen bist - Das merkt man sich besser

Vollkommen richtig, wenn dahinter ein ohmsches Netzwerk hängt (oder so interpretiert werden kann), dann langt es die Punkte auszurechnen, wo der Transistor (ob Mosfet oder ein anderes Ding) nen Kurzen baut (obwohl er das in der Realität nur näherungsweise kann) oder wenn er im Leerlauf ist - Und schon hat man zwei Punkte, die auf der Arbeitsgeraden liegen müssen und das langt ja.

Es ist so ne Sache bei nem FET nen konkreten Widerstand ausrechnen zu wollen, denn das ist er nicht. Man kann nur von nem differentiellen Widerstand reden, der sich eben mit Uds ändert und nur ein Bruchteil der Kennlinie halbwegs linear ist.

Mag historische Gründe haben, als man den halbwegs linearen Anfangsbereich von FETs noch für AGC-Kram benutzt hat (wird bei HF aber teilweise heut noch gemacht - Weil billig, schnell und schmutzig !). :lol:
Okay, bei HF macht's meist net viel, Filter dahinter und die Oberwellenschleuder ist wieder gefangen :lol:


Viele Grüße,

das Rattenpack