Versuche mit MOSFETs, Teil 2

Ein MOSFET hat einen fast unendlich hohen Eingangswiderstand. Eine angeschlossene Spannungsquelle wird nicht belastet, solange die Spannung sich nicht ändert. Nur bei schnellen Änderungen der Eingangsspannung fließt ein Strom, um die Eingangskapazität umzuladen.

Der hochohmige Eingang erlaubt den Anschluss eines Kondensators als Eingangs-Spannungsquelle. Eine einmal vorgegebene Spannung ändert sich nicht.

Man kann die Ladespannung des Kondensators von 0,1 µF z.B. durch leichte Berührung ändern. Mit der anderen Hand kann man z.B. den Masseanschluss oder den +5V-Anschluss antippen. So lässt sich der Eingangskondensator der Schaltung aufladen oder entladen. Die Reaktion der Schaltung auf diese Änderungen wurde am Ausgang mit dem SIOS-Interface und Turbo Compact 2000 gemessen. Man sieht deutlich, dass die Ausgangsspannung konstant bleibt, solange der Eingang offen ist.

Die Schaltung kann verwendet werden, um kleinste Ladeströme zu messen. Hier soll der Sperrstrom einer Leuchtdiode bestimmt werden. Er hängt in weiten Grenzen von der Helligkeit ab, weil eine LED zugleich eine Fotodiode ist. Mit einem Tastschalter kann der Kondensator in einen definierten Ladezustand gebracht werden.

Die Messung zeigt, dass sich die Spannung am Ausgang in 60 Sekunden um 1,5 V geändert hat. Das entspricht einer Änderung der Gatespannung um etwa 1 V. Der Ladestrom kann nun aus der Kapazität bestimmt werden: I=C*U/t. Die Rechnung ergibt einen Strom von nur 1,7 nA (Nanoampere). Ein so kleiner Strom ist nicht leicht zu messen. Mit dem FET lassen sich aber sogar noch kleinere Ströme bestimmen, wenn man entweder den Kondensator verkleinert oder die Messdauer erhöht.