我很好奇，為什么MOS內(nèi)會有體二極管，它是怎么來的？又有什么用？

硬件筆記本

點擊上方名片關(guān)注了解更多



: g. q! k& e0 Q2 t, w/ O, o大家好，我是王工。

( x; }9 y) g! v2 B  u2 t! H" d6 q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。王工結(jié)合工作中常用的一些MOS管，跟大家一起來看一看。
3 Y. `: T& @( W" R" F" Z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。

  
* W+ ^. ]+ q, h


0 _9 ]; A+ ]( B
3 i  r6 X( }, u8 T! r
2 b% O4 i" c; B5 |0 X  T. N
$ R1 x0 h8 b1 h+ F, J8 q8 Q7 R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。
) n9 F$ Q6 H2 B, d& c
! e2 {0 @8 i/ H1 l& m* G' H
5 a+ c1 W1 g  F3 I! d1 a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。

2 H6 Y# ?' W; {$ P4 I: @! n
( _. u0 Z$ W: ?- I" c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)。
4 A: ^) x7 R  o1 T$ T* X; f% Z

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。

; b$ U- |0 ?, s9 K, s" V- V, g/ U

# R8 e% q  \/ w) r* R# m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。
7 j2 B3 n. \. n8 ]
! F* Z& h+ b3 g- X0 X. f; e8 D& G, M4 P# ?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。
& J0 ~7 _' H: `9 K% P4 d/ r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）
) G- P' V9 a+ n# K% O


: g- p" O6 R- R0 j
3 G4 ]; l3 ]3 f5 `) |' f" H' k



9 W0 _  s' A9 Q7 O7 T寫在最后
: p: b" ~$ W2 y# I都說硬件工程師越老越吃香，這句話也證明硬件也是需要積累的，王工從事硬件多年，也會不定期分享技術(shù)好文，感興趣的同學(xué)可以加微信，或后臺回復(fù)“加群”，管理員拉你加入同行技術(shù)交流群。
- X; b# y! m8 a
7 s7 g+ d: @* ]8 m4 i+ y. _& F9 P( D以下兩個電路，是之前技術(shù)交流群群友發(fā)的，王工做了一個簡單的分析，旨在幫助入門或轉(zhuǎn)行的同學(xué)理解學(xué)習(xí)（點擊圖片直接進(jìn)入）


# u# W& y# g- w
! `/ b# B/ G2 y  f  _4 X& W# J
1 P% b7 i9 |3 r1 }( G7 d-END-
' f- J  `" z) w: V; T
# f/ h+ m" q  r  ~" u投稿/招聘/推廣/宣傳/技術(shù)咨詢 請加微信：woniu26a
9 ^5 u- J' V& b9 {3 \& Y7 l

聲明：
聲明：原創(chuàng)文章，轉(zhuǎn)載請注明出處。本號對所有原創(chuàng)、轉(zhuǎn)載文章的陳述與觀點均保持中立，推送文章僅供讀者學(xué)習(xí)和交流。文章、圖片等版權(quán)歸原作者享有，如有侵權(quán)，聯(lián)系刪除。推薦閱讀▼
電路設(shè)計-電路分析
( u0 A8 K% y) eemc相關(guān)文章
- ]' Q  ?2 ^9 T' F2 i6 z電子元器件