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Hey Leute,


bräuchte wirklich eure Hilfe bei dieser Aufgabe. Auch Ansätze würden mir weiterhelfen!!!



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 Hallo, hier die Lösung der Aufgabe.

Zu 1:

Bei MOSFET-Transistoren kann kein Gate-Strom fließen, da das Gate isoliert ist. Dadurch wird auch der Spannungsteiler R1 ,R2 nicht belastet. Mit dem Spannungsteilersatz lässt sich R2 berechnen:

R2 = R1 • UGS / (UB - UGS) = 100 KOhm

RD = (UB - UGS)/ID = 120 Ohm

Zu 2:

Der Maschenumlauf des Ausgangskreises liefert:

UB = URD + UDS   da   URD = ID •  RD   wird   UB = ID •  RD + UDS  diese Gleichung nach aufgelöst nach  ID = f(UDS )

ID = - 1/RD • UDS + UB/RD   das ist die Gleichung einer Geraden, der sog. Lastgeraden

entsprechend  y = a•x + b   mit a = - 1/RD   und   b = UB/RD  ; mit UDS = 0  wird ID,max = 0 + UB/RD  = 100 mA

mit ID = 0 ergibt sich:   0 =  - 1/RD • UDS,max + UB/RD    UDS,max = UB = 12 V  Die Lastgerade ist rot im Kennlinienfeld eingezeichnet.

Zu 3:

Die blaue Kurve zeigt die Abschnürgrenzspannung. Links von der Linie befindet sich der Widerstandsbereich, rechts davon befindet sich der Transistor im Sättigungsbereich. Wenn UGS < Uth kann kein Strom fließen, das ist der Sperrbereich, schwarz gekennzeichnet.

 Bild Mathematik

Zu 4. Der Arbeitspunkt ist mit A auf der Lastgerade gekennzeichnet und befindet sich im Sättigungsbereich.

Zu 5. Für den Sättigungsbereich gilt die Gleichung   ID = 1/2 • β • (UGS - Uth)2 mit  ID = 50 mA ; UGS = 6 V

und Uth  = 1 V  wird  β = 4 mA/V2

Zu 6. In Abhängigkeit von der Gate-Spannung kann sich der Arbeitspunkt nur entlang der Lastgeraden verschieben. Um den Arbeitspunkt in den Widerstandsbereich zu verlegen (linke der Abschnürgrenzspannung) muss die Gatespannung auf einen Wert ≥  ca. 6,25V vergrößert werden.

Eine zweite Möglichkeit besteht darin, die Betriebsspannung auf einen Wert ≤ 11 V zu verringern. Dadurch wird die Lastgerade parallel nach links unten verschoben und der Arbeitspunkt wandert entlang der 6V Parameterkennlinie in den Widerstandsbereich. Allerdings darf RD  nicht verändert werden.

Zu 7. Bei UGS = 7 V und UDS = 2V befindet sich der Arbeitspunkt im Widerstandsbereich. Es gilt die Gleichung:

ID = β • [UDS • (UGS - Uth) - 1/2•(UDS)2 ]  die Werte eingesetzt ergibt  ID = 40 mA

eingezeichnet als Arbeitspunkt B

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