Kennlinienschar-Generator
Generieren Sie ID-VDS (MOSFET) oder IC-VCE (BJT) Kurvenfamilien mit Sättigungsgrenzen, λ-Modulation und Early-Effekt.
Physikalische Modelle
Der Generator berechnet die Ausgangskennlinien mit folgenden Modellen:
Der Parameter λ (Kanallängenmodulation / Early-Effekt⁻¹) bestimmt die Steigung im Sättigungsbereich. λ = 0 ergibt ideal flache Kurven.
Drei-Bereiche-Modell
Normen & Standards
| Norm | Bezeichnung | Anwendungsbereich |
|---|---|---|
| IEC 60747-8 | Semiconductor devices — Field-effect transistors | Mess- und Definitionsrahmen für MOSFET-Kennlinien und relevante Kennwerte. |
| DIN EN 60747-8 | Feldeffekt-Transistoren | Deutsche Übernahme der IEC-Methodik für Feldeffekttransistoren. |
| IEC 60747-7 | Semiconductor devices — Bipolar transistors | Mess- und Definitionsrahmen für BJT-Kennlinien im aktiven und Schaltbetrieb. |
| DIN EN 60747-7 | Bipolare Transistoren | Deutsche Übernahme der IEC-Methodik für bipolare Transistoren. |
Fachbegriffe (Glossar)
- Kennlinienschar
- Kurvenfamilie: ID vs. VDS für verschiedene VGS (MOSFET) oder IC vs. VCE für verschiedene IB (BJT). Zeigt alle Betriebspunkte.
- Übersteuerungsspannung (VOV)
- VOV = VGS - Vth. Bestimmt den Drainstrom und die Sättigungsspannung. VOV > 0: Transistor leitet.
- Kanallängenmodulation (λ)
- Ursache der endlichen Ausgangsleitfähigkeit im Sättigungsbereich. Verkürzung des effektiven Kanals bei hohem VDS. λ = 1/VA.
- Early-Spannung (VA)
- BJT-Parameter aus der Extrapolation der IC-VCE-Kurven; beschreibt die Ausgangsleitfähigkeit im aktiven Bereich.
- Linearer Bereich
- VDS < VGS - Vth: MOSFET als spannungsgesteuerter Widerstand. ID steigt nahezu linear mit VDS.
- Sättigungsbereich
- VDS ≥ VGS - Vth: MOSFET als Stromquelle. ID nahezu konstant (moduliert durch λ).
Häufig gestellte Fragen
Was ist eine Kennlinienschar?
Eine Kennlinienschar (Kurvenfamilie) zeigt den Drain-/Kollektorstrom als Funktion der Drain-Source-/Kollektor-Emitter-Spannung für verschiedene Gate-/Basisansteuerungen. Sie ist das zentrale Werkzeug zur Transistorcharakterisierung.
Wie lese ich eine MOSFET-Kennlinienschar?
X-Achse: VDS (Drain-Source-Spannung). Y-Achse: ID (Drainstrom). Jede Kurve: eine Gate-Spannung VGS. Links: linearer Bereich (VDS < VGS-Vth). Rechts: Sättigungsbereich (VDS > VGS-Vth). Die Kurvenknicks markieren die Sättigungsspannung.
Was ist der λ-Parameter?
λ (Lambda) beschreibt die Reststeigung der Kennlinie im Sättigungsbereich (Kanallängenmodulation). Ein größerer λ-Wert bedeutet eine stärkere VDS-Abhängigkeit des Stroms.
Was ist K (Transkonduktanzparameter)?
K = ½ × µn × Cox × W/L. Einheit: mA/V². Bestimmt die „Steilheit" der Kennlinie. Größeres W/L (breiter Kanal, kurzer Kanal) → höheres K → höherer Strom bei gleichem VGS.
Was ist der Early-Effekt?
Beim BJT beschreibt der Early-Effekt die Zunahme von IC mit VCE im aktiven Bereich. Er führt zu einer endlichen Ausgangsleitfähigkeit und beeinflusst die Lastlinienanalyse.
Was ist VDS,sat?
Die Sättigungsspannung VDS,sat = VGS - Vth (Übersteuerungsspannung). Unterhalb: linearer Bereich (Transistor als variabler Widerstand). Oberhalb: Sättigungsbereich (Transistor als Stromquelle).
Wie berechnet sich ID im linearen Bereich?
ID = K × [2(VGS-Vth)VDS - VDS²] × (1+λVDS). Im linearen Bereich verhält sich der MOSFET wie ein spannungsgesteuerter Widerstand mit RDS ≈ 1/(2K×(VGS-Vth)).
Was unterscheidet NMOS und PMOS?
NMOS: positive VGS, positiver ID, positive VDS. PMOS: negative VGS (Betrag > |Vth|), negativer ID, negative VDS. Zur Vereinfachung arbeitet dieser Rechner mit Beträgen. Schaltungstechnisch: PMOS ist komplementär.
Wie simuliere ich die Kennlinienschar in SPICE?
Mit einer DC-Sweep-Analyse können Kennlinien für mehrere Gate-/Basisansteuerungen erzeugt werden. Wichtig sind konsistente Modellparameter, dokumentierte Bias-Bedingungen und ein Vergleich mit Datenblatt- oder Messkurven.
Wofür brauche ich Kennlinienscharen?
Verstärkerdesign (Q-Punkt wählen), Schalterdesign (ON-Widerstand), Last-Matching, thermische Analyse (SOA-Grenzen), Modellvalidierung (Mess- vs. Modellkurven). Unverzichtbar für analoges Schaltungsdesign.
Verwandte Werkzeuge
Methodik & Verifizierung
Diese Seite verwendet nachvollziehbare Modellgleichungen und verweist auf Normen, Datenblätter oder Primärliteratur. Quellenlinks wurden zuletzt am 3. April 2026 gegen offizielle Veröffentlichungen geprüft.