Feldeffekttransistor

Feldeffekttransistoren (FETs) sind eine Gruppe von Transistoren, bei denen im Gegensatz zu den Bipolartransistoren nur ein Ladungstyp am elektrischen Strom beteiligt ist – abhängig von der Bauart: Elektronen oder Löcher bzw. Defektelektronen. Sie werden bei tiefen Frequenzen – im Gegensatz zu den Bipolartransistoren – weitestgehend leistungs- bzw. verlustfrei geschaltet. Die am weitesten verbreitete Art des Feldeffekttransistors ist der MOSFET (Metall-Oxid-Halbleiter-Feldeffekttransistor).

Entdeckt wurde das Prinzip des Feldeffekttransistors im Jahr 1925 von Julius Lilienfeld. Damals war es aber noch nicht möglich, einen solchen FET auch tatsächlich herzustellen. Halbleitermaterial der unbedingt notwendigen Reinheit als Ausgangsmaterial kommt in der Natur nicht vor und Methoden zur Erzeugung hochreinen Halbleitermaterials waren noch nicht bekannt. Insofern waren auch die speziellen Eigenschaften von Halbleitern noch nicht ausreichend erforscht. Erst mit der Herstellung hochreiner Halbleiterkristalle (Germanium) Anfang der 1950er Jahre wurde dieses Problem gelöst. Aber erst durch die Silizium-Halbleitertechnologie (u. a. thermische Oxidation von Silizium) in den 1960er Jahren konnten erste Labormuster des FET hergestellt werden.

Feldeffekttransistoren sind heute weit verbreitete Transistoren und die wichtigste aktive Komponente in vielen integrierten Schaltkreisen. Sie haben einen geringeren Stromverbrauch und einen hohen Eingangswiderstand, der für den Betrieb vieler Geräte erforderlich ist. Sie sind Halbleiterbauelemente mit einem halbleiterbasierten Kanal, der mit zwei Elektroden verbunden ist. Die beiden Elektroden, drain („Senke“, „Abfluss“) und Source („Quelle“, „Zufluss“), sind mit den Enden verbunden. Eine dritte Elektrode, Gate („Tor“, „Gatter“), steuert den Stromfluss zwischen den zwei anderen Elektroden. Feldeffekttransistoren werden je nach Betriebsart in zwei Typen eingeteilt: Anreicherungsmodus (englisch: enhancement mode) und Verarmungsmodus (englisch: depletion mode). Dabei hängt es davon ab, ob die am Gate angelegte Spannung den Stromfluss durch den Kanal erhöht oder verringert. Das Prinzip des Feldeffekttransistors basiert auf der Möglichkeit, dass Ladung auf einem nahegelegenen Objekt Ladungen in einen Halbleiterkanal ziehen kann. Er funktioniert im Wesentlichen über einen elektrischen Feldeffekt.

1. ↑ G. K. Teal, J. B. Little: Growth of germanium single crystals. In: Phys. Rev. Band 78, 1950, S. 647, doi:10.1103/PhysRev.78.637 (Proceedings of the American Physical Society; Minutes of the Meeting at Oak Ridge, March 16-18, 1950). 
2. ↑ D. Kahng: A historical perspective on the development of MOS transistors and related devices. In: Electron Devices, IEEE Transactions on. Band 23, Nr. 7, 1976, S. 655–657, doi:10.1109/T-ED.1976.18468. 
3. ↑ S. M. Sze, Kwok Kwok Ng: Physics of semiconductor devices. John Wiley and Sons, 2007, ISBN 978-0-471-14323-9 (eingeschränkte Vorschau in der Google-Buchsuche). 
4. ↑ FET Transistor. In: GeeksforGeeks. 12. Februar 2024, abgerufen am 6. Mai 2025 (amerikanisches Englisch).