前段時間有兄弟問,為什么MOS管內(nèi)會有體二極管,它是怎么來的?又有什么作用?是不是所有的MOS管都有體二極管?
相信大多數(shù)人都會有這個疑問,網(wǎng)上也有很多資料。結(jié)合工作中常用的一些MOS管,跟大家一起來看一看。
日常工作中用的最多的有三種封裝SOT-23,SOP-8,TO-220(TO-247),但他們的內(nèi)部毫無疑問都會有體二極管的存在。
???
那么體二極管是怎么來的呢?
我們以NMOS為例,我們一起來看一下MO管的內(nèi)部結(jié)構(gòu):
假設(shè)有一個P型襯底,P型襯底上面參雜了兩個N型半導(dǎo)體,一個引出來作為源極s,一個作為漏極d,其中柵極到源極和柵極到漏極是對稱的。然后通過一個sio2絕緣層與P型襯底之間隔離,在上面引出一個柵極G。
如果我們在柵極G上施加一個正向電壓VCC,這時候就會讓襯底的空穴往下移,如下圖的+++,那么sd之間會形成一條溝道---,這條溝道主要是為N型半導(dǎo)體兩邊的電子提供一條可移動通道,也即我們說的N溝道。當(dāng)這條通道打開以后,里面相當(dāng)于一條導(dǎo)線,電流可以從左往右,也可以從右往左隨意流動。
問題1、體二極管是怎么形成的呢?
體二極管的形成是因為N型半導(dǎo)體和P型半導(dǎo)體在結(jié)合的時候,形成了PN結(jié),所以襯底和源極s之間會有一個二極管,襯底和漏極d之間也會形成一個二極管,方向都是由P指向N。
如圖有兩個PN結(jié),體二極管就是其中一個PN結(jié)。
明明有兩個體二極管,為什么我們只看到其中一個呢?那是因為另外一個被短路掉了,在MOS管內(nèi)部,源極s和襯底是短接在一起的,如下圖所示,也就是源極s和襯底短路在了一起,所以我們只看到一個體二極管,方向從S指向d。
其實,對比MOS管的符號來看,就知道了,箭頭中間也就是襯底,它跟源極s是短接在一起的,不管N溝道還是P溝道MOS管都是這樣的。
以上可以得出兩個結(jié)論: 1、MOS管的體二極管是由制作工藝決定的,是不可避免的。 2、其實MOS管應(yīng)該有四個引腳(G,S,D,襯底P),只是我們把常見的其中兩個引腳給短路了。 其實還有一個細(xì)節(jié)的知識,可能大家都沒有思考過,那就是不管是P管還是N管,我們控制的都是VGS電壓,為什么是gs而不是其他引腳呢?其實真正想控制的不是gs之間,而是柵極g到襯底P之間,之所以控制vgs是因為襯底P跟s連在了一起,所以看起來是VGS。
在一些功率特別大的場合,你可以發(fā)現(xiàn)有些MOS其實有四個引腳,這時候控制的其實是柵極g和襯底p之間的電壓,之所以單獨分開來是為了避免ds之間導(dǎo)通對柵極造成干擾問題。這也是我們有時候會看到MOS管引腳上加磁珠的原因,見如下視頻。
問題2、體二極管有什么作用?
既然體二極管是工藝決定,無法避免,那就可以好好拿來利用一下。巧妙利用體二極管有以下電路,都是王工之前總結(jié)出來的。(大家點擊圖片可以直接查看)
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原文標(biāo)題:很好奇,為什么MOS內(nèi)會有體二極管,它是怎么來的?又有什么用?
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