Hallo Leute, wie im Betreff beschrieben ist die Frage, wie sich der Leckstrom I(DSS) bei Erwärmung eines n-Kanal MOSFETs verhält. In den Datenblättern finde ich dazu ein Diagramm bei U(GS)=0, da nimmt mit der Temperatur auch I(DSS) zu. Konkret geht es um ein Beispiel, bei dem U(GS)=-1,4V, bei dem unser Prof meint I(D) sinke mit steigender Temperatur.
Meinst du den Drainstrom oder den Leckstrom von Drain nach Source? Bei einer Gatespannung von -1,4V wird beim NMOS nichts fließen, da er sperrt. Ist die GateSourcespannung positiv, ist es einfach: je höher die Temperatur im MOSFET, desto stärker sind die Gitterschwingungen - die mittlere freie Weglänge der Elektronen sinkt - und somit auch der Strom.
Ah, nochmal durchgelesen und jetzt verstanden ;) Sperrt der NMOS und steigt die Temperatur, wird auch hier der Leckstrom geringer - aus dem oben angegeben Grund ;)
Dieser physikalische Effekt gilt für jeden Halbleiter. Deswegen sinkt bspw. auch die Effiziens von Photovoltaikanlagen, wenn es warm ist, da die Gitterschwingungen im Silizium zunehmen.
Der Sperrstrom eines n-Kanal MOSFETs verdoppelt sich bei Erwärmung etwa alle 10°C. Bei Ugs = -1,4V ist dieser Sperrstrom zB. 10% geringer als bei Ugs = 0V, aber er verdoppelt sich bei Erwärmung ebenfalls etwa alle 10°C.
Andi schrieb: > Meinst du den Drainstrom oder den Leckstrom von Drain nach Source? Wohin soll der Drain-Strom denn sonst fliessen, ausser nach Source ? Ins Gate ? Er schreibt auch klar n.G. schrieb: > Leckstrom I(DSS) Andi schrieb: > Bei einer Gatespannung von -1,4V wird beim NMOS nichts fließen, da er > sperrt. Es geht gerade darum, wie gut er sperrt. Es fliesst niemals "nichts" sondern immer ein kleines bischen. Neandertaler schrieb: > Der Sperrstrom eines n-Kanal MOSFETs verdoppelt sich bei Erwärmung etwa > alle 10°C. Das widerspricht gerade der Aussage: n.G. schrieb: > unser Prof meint I(D) sinke mit steigender Temperatur. da muss man dann schon mit mehr Inhalt kommen als bloss einer dahingequatschemn Aussage. Der Gate-Leckstrom steigt mit der Temperatur, weil der Isolator Siliziumdioxid eben immer mehr durchlässt. Aber bei IDSS gilt: Andi schrieb: > je höher die > Temperatur im MOSFET, desto stärker sind die Gitterschwingungen - die > mittlere freie Weglänge der Elektronen sinkt - und somit auch der Strom.
Michael B. schrieb: > Neandertaler schrieb: >> Der Sperrstrom eines n-Kanal MOSFETs verdoppelt sich bei Erwärmung etwa >> alle 10°C. > > Das widerspricht gerade der Aussage: > > n.G. schrieb: >> unser Prof meint I(D) sinke mit steigender Temperatur. > > da muss man dann schon mit mehr Inhalt kommen als bloss einer > dahingequatschemn Aussage. Ich hatte es gerade nachgemessen. Aber damit die Theorie stimmt, muss die Realität natürlich geändert werden. ;-)
Natürlich steigt der Leckstrom mit der Temperatur. Das gilt auch für den JFET und ebenso für den Sperrstrom von Dioden. Die Professoren und Laberköppe verwechseln hier vermutlich den Off- mit dem On-Zustand. In letzterem nimmt der Strom bei steigender Temperatur tatsächlich ab (das ist auch der Grund, warum man Mosfets ohne weitere Massnahmen parallelschalten kann). Irgendwo im Abschnürbereich kehrt aber der Temperaturkoeffizient des Drain-Stroms sein Vorzeichen um. Neandertaler schrieb: > Ich hatte es gerade nachgemessen. > Aber damit die Theorie stimmt, muss die Realität natürlich geändert > werden. Auch die Simulation mit LTspice bestätigt deine Messung. Allerdings ist eine echte Messung natürlich aussagekräftiger.
Andi schrieb: > die Gitterschwingungen im Silizium zunehmen. Die Effizienz von Solaranlagen sinkt mit steigender Temperatur, weil die Ausgangsspannung bei gleichem Strom niedriger ist. Deswegen hängt man die auch in Alurahmen mit Abstand zum Dach auf.
Okay, danke, scheint wohl nicht nur zwischen uns dummen Studenten Uneinigkeit zu geben. Also I(DSS) ~ T und I(D,on)~(1/T) weil R(DS,on) steigt. Das mit der Isolator-SiO2-Schicht kann ja aber nicht der Grund sein für I(DSS)~T, die hat eine Diode oder ein JFET nicht. Und was ist an der Überlegungen mit den zunehmenden Si-Gitterschwingungen falsch?
Die Gitterschwingungen reduzieren die Beweglichkeit der Elektronen und Löcher. Das erhöht den Widerstand im niederohmigen Bereich, also etwa den ON_Widerstand. Da hat man in erster Näherung was mit ~T². Der andere Effekt ist die Anregung von Ladungsträgern im Verarmungsbereichen bzw. im intrinsischen Material. Da nimmt die Ladungsträgerkonzentration exponentiell zu, etwa die Verdoppelung alle 5-10 K mehr. Das ist für die Leckströme bei Dioden, FETs, BJT und ähnlichem verantwortlich. Der Gate Leckstrom bei MOSFETs kommt ggf. vom SIO2 Isolator.
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