[ME] Mosfet - F3 Aufgabe

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hayns
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[ME] Mosfet - F3 Aufgabe

Beitrag von hayns » 23.07.2010 10:18

Hey,

Kann mir jemand von Euch nen Ansatz / Lösungsweg für diese Aufgabe geben? im Downloadbereich gabs die Aufgabe damals nicht und wir stecken hier einfach fest, wir kriegen das UGS nicht raus..

Zumal wir uns noch uneinig sind, ob der Transistor in Sättigung betrieben wird.
Eine Meinung sagt, da das nen Impedanzwandler darstellt, muss Sättigung betrieben werden, andere sagen linear, weil Übersteuerung verhindert werden soll?

Gruß Hannes

aizzz
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Re: [ME] Mosfet - F3 Aufgabe

Beitrag von aizzz » 23.07.2010 11:50

In der Übung hieß es das UGS = - URs ist. URs = IDA * Rs

Kann mir das aber auch nicht erklären das UGS = -URs sein soll. Wo kommt das her?

hayns
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Re: [ME] Mosfet - F3 Aufgabe

Beitrag von hayns » 23.07.2010 12:01

AH!

Super, Danke!

Das liegt ganz einfach daran, dass wir in Gate keinen Stromfluss haben, daher leigt über RG Masse am Gate an.
Nun haben wir aber durch den selbstleitenden FET einen Strom, IDA, der auch durch RE fließt und damit das Source-Potenzial anhebt (Gegenüber Masse). Dadurch kommt auch das Minus vor URS, weil wir Masse am Gate gegen eine positive Spannung messen. Und das ist dann einfach 0V - Rs*ID,A und fertig ist der Laden :)

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dave
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Re: [ME] Mosfet - F3 Aufgabe

Beitrag von dave » 24.07.2010 14:59

Gleich mal weiter mit Aufgabe a4):

Masche: U_{RD}=U_{DD}-U_{RS}-U_{DS}=8,5V

R_{D}=\frac{U_{RD}}{I_D}=17k \Omega :?:

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Re: [ME] Mosfet - F3 Aufgabe

Beitrag von lguenther » 24.07.2010 15:06

Hab ich mich auch gefragt. In der "Musterlösung" die der Herricht angeschrieben hat. In der Maschengleichung waren UDD - 2*Urs - 2*Uds = 0. Damit kam man dann auf den richten Wert, wenn ich mich recht erinnere...aber warum das so is...kann ich mir auch nicht erklären. Bei der grafischen Lösung fand ichs einleuchtender...aber wieso die Masche so komisch aufgestellt wird weiß ich nich.

Kuni
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Re: [ME] Mosfet - F3 Aufgabe

Beitrag von Kuni » 24.07.2010 15:31

Hab die Aufgaben grad net da, aber kann das sein, dass das wieder was mit der maximal symmetrischen Aussteuerung zu tun hat? Ich glaub, wenn das gefordert war, musste man die Masche so aufstellen.

hayns
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Re: [ME] Mosfet - F3 Aufgabe

Beitrag von hayns » 25.07.2010 12:28

Exakt.
Ihr müsst davon ausgehen, dass ihr am Arbeitspunkt nur die hälfte der maximalen Spannung an den Widerständen anliegen habt. Das kommt daher, dass wir am Eingang eine Wechselspannung haben. Diese kann von -Û bis +Û schwingen, aber ihr Nullpunkt ist auf der Hälfte. Und wenn die Eingangsspannung 0 ist, dann fließt I_DA.

Also: Im Arbeitspunkt fließt der Strom I_DA. Das heißt: keine Spannung am Eingang anliegend ( ist ja auch keine gegeben)!

Das heißt aber auch, dass U_RS nur am Arbeitspunkt gilt -> U_RS_A. Wenn die Eingangsspannung -Û beträgt, wird der Widerstand 1V, also das doppelte seines Arbeitspunktes (s.o.)

Wenn ihr das berücksichtigt, und mal ein Spannungs-Zeitdiagramm malt mit allen Spannungen, kommt ihr zu folgenden Ergebnissen: U_RS_MAX ist 2 * U_RS,A = 1V. U_DS_MIN = 1V. bleiben noch 8V übrig. Diese wird in diesem Fall komplett über dem Drain- Widerstand und damit am Ausgang (C offen angenommen) anliegen.
Das ist Maximalfall.

Wir suchen aber den Arbeitspunkt, und der liegt damit bei UDS_MAX / 2 = 4V.

Hoffe, das ist einigermaßen verständlich ;)

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Re: [ME] Mosfet - F3 Aufgabe

Beitrag von lguenther » 25.07.2010 13:41

Jau, verstanden. Danke :). Deine Erklärung entspricht der grafischen Lösung die der Herricht angemalt hat. Hatte mich halt nur gefragt, ob man das so einfach in eine Maschengleichung umbauen kann (die so ja nicht offensichtlich ist).

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Re: [ME] Mosfet - F3 Aufgabe

Beitrag von TFWalther » 25.07.2010 17:43

Zu Aufgabe (a6/a5) eine Frage:
als Lösung habe ich folgende Formel zum Benutzen:
k^'\ =\ \frac{2I_D}{(U_{GS}-U_{th})^2 \cdot (1+\lambda U_{DS})}, allerdings bin ich mir nicht im Klaren darüber, was ich fürU_{GS}, U_{DS}, I_D einsetzen muss. Kann mir da jemand helfen?

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Re: [ME] Mosfet - F3 Aufgabe

Beitrag von aizzz » 26.07.2010 13:05

Also ich hab die Erklärung zur a4) nicht verstanden...
Wie komm ich einfach so auf diese Maschengleichung in der ich die Spannung über den Widerständen doppelt zähle?

Sprich: Udd = 2*Urs + Udsmin + 2*Urd ???

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Re: [ME] Mosfet - F3 Aufgabe

Beitrag von kelden » 26.07.2010 23:55

und ich habe auch mal ne frage wie er bei der d.) auf die (3) gleichung Urs=-Rs/(RdIIRL)*Ua kommt, wäre gut wenn mir das wer erklären könnte. Einfacher spannungsteiler is es ja net.
thx

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Re: [ME] Mosfet - F3 Aufgabe

Beitrag von Farsotstider » 27.07.2010 10:26

TFWalther hat geschrieben:Zu Aufgabe (a6/a5) eine Frage:
[...] allerdings bin ich mir nicht im Klaren darüber, was ich fürU_{GS}, U_{DS}, I_D einsetzen muss. Kann mir da jemand helfen?
Um auf das richtige Ergebnis zu kommen betrachten wir das alles im Arbeitspunkt, damit folgt aus der Erklärung für U_{GSA} für die a4 das es -0,5 V sind. Danach schauen wir einfach mal was U_{DSA} an der Stelle ist - der Nulldurchgang einer Wechselspannung, wie weiter oben festgestellt wurde. Wenn du Dir nun dieses Spannungs/Zeit-Diagramm aufmalst siehst du das der Nulldurchgang bei 5,5 V liegt, demnach ist U_{DSA} = 5,5 V.

Ich denke mal das größte Verständnisproblem liegt hier eben darin das man eine Wechselspannungsquelle annehmen muss (daran bin ich anfangs gnadenlos gescheitert [und ja, ich war in keiner Übung]). Eine sehr interessante Aufgabe.

Zur a4:

Es ist gemeint das U_{RSA} = - U_{GSA} laut Maschensatz ist, damit folgt das (bei Anlegen einer Wechselspannung) U_{RSA} um 180° phasenverschoben ist.
Wenn du Dir nun also vorstellst das du eine Wechselspannung hast, so liegt der Arbeitspunkt den wir berechnet haben bei U_{RSA} im Nulldurchgang der Wechselspannung, da nur da die angelegte Eingangsspannung = 0V ist. Und durch die Schaltungsbedingung U_{DS, min} = 1V kann \Delta U_{DS} , wenn man davon ausgeht das U_{DS, max} = 10 V = U_{DD} ist, nur 9 V erreichen, heißt also das der Nulldurchgang für U_{DS} bei (9 V / 2) + 1 V liegt. Die 1 V kommen sinnigerweise über die Schaltungsbedingung, wodurch es eben zu der Verschiebung kam. Nunja, wenn man nun eben einfach sagt
U_{DD} - U_{RSA} - U_{DSA} - U_{RDA} = 0 V (Maschensatz) mit U_{RDA} = I_{DA} * R_{D} und die Werte U_{RSA} = 0,5 V & U_{DSA} = 5,5 V ansetzt kommt man auf das richtige Ergebnis. Aber wie weiter oben gesagt - wenn die Erklärung zu viele Sprünge enthält (ich kann schlecht erklären), einfach mal ein Spannungs/Zeit-Diagramm aufmalen, da erkennt man das was ich gemeint habe.

Oder ich habe einfach 2x einen Fehler gemacht der sich ausgleicht und deshalb geht das ;)
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Re: [ME] Mosfet - F3 Aufgabe

Beitrag von aizzz » 27.07.2010 11:07

Kann mal jemand dieses Diagramm an dem sich das alles erklären lässt reinstellen? Ich krieg das nicht gezeichnet.

Danke

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Re: [ME] Mosfet - F3 Aufgabe

Beitrag von Farsotstider » 27.07.2010 11:53

Ok, Fehler in meiner Ausführung, ich habe in der Überlegung einfach mal die Spannung unterschlagen die über U_{RD} abfällt. Sagen wir es mal so:

U_{DD}-U_{RS}-U_{DS}-U_{RD} = 0

U_{RD, max} = U_{DD} - 2*U_{RSA} - U_{DS, min}

U_{RD,AP} = U_{RD,max} / 2

U_{DD}-U_{RSA}-U_{RDA}=U_{DSA}

und der Rest ist einsetzen.


Warum nun 2*U_{RSA} ?
Antwort: AP liegt im Nulldurchgang, zwischen positiver/negativer Amplitude liegt der Nulldurchgang auf der "Hälfte", heißt also Maximum muss bei Nulldurchgang *2 liegen.

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Re: [ME] Mosfet - F3 Aufgabe

Beitrag von TFWalther » 28.07.2010 09:21

zu d:
man sieht, dass der Strom durch R_S : i_D = \frac{U_{RS}}{R_S} und der Strom durch R_D || R_L : i_D = - \frac{u_a}{R_D || R_L} der gleiche ist.

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Re: [ME] Mosfet - F3 Aufgabe

Beitrag von Farsotstider » 02.08.2010 20:33

Irgendwie habe ich gerade, wohl aufgrund der langsam einsetzenden Paranoia, daß Problem das ich mir nicht mehr erklären kann das das U_RS phasengedreht ist. Ist das Gott gegeben, oder wirken die Kondis im MOSFET als Phasenverdreher, oder oder oder.

Mein Mitbewohner meinte eben: "Da es ein U_DS,min gibt musst du Dir nun überlegen das es auch ein max gibt, soll heißen da muss eine Drehung drin sein. So löse ich die Aufgaben immer." Das ist mir aber ein wenig zu unkronkret, schließlich muss die Phasendrehung nicht immer 180° betragen...

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Re: [ME] Mosfet - F3 Aufgabe

Beitrag von Robsen » 26.12.2010 00:24

falls jemand mit der Sufu wieder hier landet:
Also ich hab die Erklärung zur a4) nicht verstanden...
Wie komm ich einfach so auf diese Maschengleichung in der ich die Spannung über den Widerständen doppelt zähle?

Sprich: Udd = 2*Urs + Udsmin + 2*Urd ???
Das gilt nur an genau der Stelle, wo auch das UDSmin auftritt. Das die Formel auch für den AP richtig ist, erscheint mir zufällig.
Irgendwie habe ich gerade, wohl aufgrund der langsam einsetzenden Paranoia, daß Problem das ich mir nicht mehr erklären kann das das U_RS phasengedreht ist. Ist das Gott gegeben, oder wirken die Kondis im MOSFET als Phasenverdreher, oder oder oder.
Das liegt einfach nur daran, dass am Ende UDD rauskommen muss, also eine Gleichspannung.
Ist UGS=-1V ist der FET abgeschnürt, die ganze Spannung fällt über dem FET ab und es fließt kein Strom durch die Wiederstände. Man hat also an dieser Stelle UDSmax, URSmin und URDmin. An der nächsten Stelle, dem AP findet man dann alle Nulldurchgänge der Spannungen. Und am dritten Punkt, wo UDS minimal ist, sind die Spannungen an den Widerständen maximal. So kann man nach und nach das Zeitdiagramm erstellen. Und da sieht man immer, dass die Summe aller 3 Graphen in der Masche UDD ergibt, und das ergibt automatisch eine 180° Phasendrehung zwischen UDS und URD|URS|UGS


nun hab ich auch noch eine Frage:
wie berechnet sich das gmb in der vorletzten Teilaufgabe? (wird für v'u,neu benötigt)
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Re: [ME] Mosfet - F3 Aufgabe

Beitrag von Annalein » 29.01.2011 15:29

Habe folgendes Problem:
Bei der Aufgabe F3 a6) ist ja die Weite W gesucht. Nun habe ich die Formel: W= k* L / Mn*Coxmittel
um auf das k zu kommen stelle ich einfach die gegebene Drainstromgleichung um. Soo, die Frage ist jetzt, wie ich auf das C0x kommen soll.
Kann mir das bitte einer sagen?
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Re: [ME] Mosfet - F3 Aufgabe

Beitrag von Robsen » 29.01.2011 15:39

damit:
Ox.jpg
Ach und mit dem Balken über dem C ist kein Mittelwert gemeint, sondern dass es flächenbezogen ist. Nur so nebenbei ;) Werte sind alle gegeben.
Du hast keine ausreichende Berechtigung, um die Dateianhänge dieses Beitrags anzusehen.
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Re: [ME] Mosfet - F3 Aufgabe

Beitrag von Annalein » 29.01.2011 15:41

Danke..jetzt kommt die 1Mio Frage: Waaarum? :) Wie kommt man drauf? :D
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Re: [ME] Mosfet - F3 Aufgabe

Beitrag von Robsen » 29.01.2011 15:44

Die Oxidschicht ist ja auch nix anderes als eine Sperrschicht. Und eine Sperrschichtkapazität ist im einfachsten Fall: C=epsilon/w die Formel musst du lernen.
w ist in dem Fall natürlich die DIcke d der Oxidschicht.
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Re: [ME] Mosfet - F3 Aufgabe

Beitrag von Annalein » 29.01.2011 15:47

aaaah,alles klar. Dachte immer C= Epsilon * A / w undwusste ni,wie ich das A da raus bekomme...
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Re: [ME] Mosfet - F3 Aufgabe

Beitrag von Robsen » 29.01.2011 15:50

ah sry... nein.
bei C=epsilon/w muss natürlich auch ein Balken über das C!! aber das gesuchte Cox ist ja auch flächenbezogen.
Das A bekommst du nicht weg ;)
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Re: [ME] Mosfet - F3 Aufgabe

Beitrag von Annalein » 29.01.2011 16:10

alles klar,danke :)
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