Source

Bei einem Feldeffekttransistor ist die Quelle (Source) der Anschluss, durch den Ladungsträger (Elektronen oder Löcher) in den Halbleiterkanal eintreten. Sie ist das Gegenstück zum Drain, wo diese Träger austreten. Das Gate, ein dritter Anschluss, steuert die Breite des leitfähigen Kanals zwischen Source und Drain durch ein elektrisches Feld senkrecht zur Stromrichtung. Deshalb heißt das Bauteil Feldeffekttransistor.

Die Namensgebung spiegelt das elektrische Verhalten wider: Der Strom fließt von Source zu Drain (im Sinne der konventionellen Stromrichtung), weshalb die Source analog zur Quelle eines Flusses ist. Bei einem N-Kanal-Gerät sammeln sich Elektronen in der Nähe des Source-Anschlusses, wenn ein geeignetes Potenzial angelegt wird. Bei einem P-Kanal-Gerät dienen Löcher stattdessen als mobile Ladungsträger. Der Source-Anschluss wird während des Betriebs üblicherweise auf Massepotenzial oder eine Referenzspannung gehalten und bildet so den elektrischen Ankerpunkt des Transistors.

Praktische Konstruktion und Verhalten

Physikalisch ist die Source eine stark dotierte Region aus Halbleitermaterial, die typischerweise durch Diffusion oder Ionenimplantation erzeugt wird. Bei integrierten Schaltkreisen und diskreten Transistoren verbindet sie sich über einen metallischen Kontakt mit der Außenwelt. Die Verbindung zwischen Source und Substrat (oder Source und Bulk) ist entscheidend: Wenn das Bulk elektrisch schwebt, können parasitäre bipolale Effekte und unerwünschte Leitungspfade entstehen, die die Transistorleistung verschlechtern oder zu Latchup führen.

In praktischen Schaltungen bestimmen die Source-Impedanz und ihr Widerstand zur Masse die Biasungsbedingungen und den Frequenzgang der Stufe. Ein großer Source-Widerstand erzeugt negative Gegenkopplung, die die Verstärkung stabilisiert und die Linearität verbessert; ein kleiner Source-Widerstand ermöglicht schnellere Signalsprünge. Source-Follower, bei denen das Ausgangssignal vom Source-Anschluss selbst statt vom Drain abgegriffen wird, bilden eine wertvolle Pufferstufe mit hoher Eingangsimpedanz und mittlerer Ausgangsimpedanz.

Bei Leistungsanwendungen mit großen Strömen entstehen manchmal Verwechslungen. Der Source-Anschluss eines Power-MOSFET muss niedrige Induktivität in seiner Verbindung zum Gate-Treiber-Rückpfad haben, sonst treten bei Schalt- Spannungsspitzen zwischen Gate und Source auf und die Zuverlässigkeit leidet. In HF-Schaltkreisen verursacht Source-Induktivität Degeneration, die die Verstärkung reduziert. Das erfordert sorgfältiges Layout, um parasitäre Effekte zu minimieren.