解析MOS管中的二极管有什么作用?-KIA MOS管
MOS管中的二极管的作用
大部分的MOS管中并在D极和S极有一个二极管,这个二极管起什么作用呢?是什么性质的二极管呢?
这个叫寄生二极管。当电路中产生很大的瞬间反向电流时,就可以通过这个二极管导出,保护了mos管的D极和S极。如果没有这个二极管,就有可能击穿这个MOS管了。
由于MOS管工作频率比较高,所以它的寄生二极管工作频率也要高,就是说它的反向恢复时间很短(Trr),所以也就相当于一个快恢复二极管了。
有些MOS管有一个叫DZ的二极管,为什么有的有,有的又没有呢?它起什么作用呢?
MOS管是属于绝缘栅场效应管,栅极是无直流通路,输入阻抗极高,极易引起静电荷聚集,产生较高的电压将栅极和源极之间的绝缘层击穿。
早期生产的MOS管大都没有防静电的措施,所以在保管及应用上要非常小心,特别是功率较小的MOS管,由于功率较小的MOS管输入电容比较小,接触到静电时产生的电压较高,容易引起静电击穿。
所以小中功率MOS管在内部的栅极和源极有一个保护的稳压管DZ(如上图所示),把静电嵌位于保护稳压二极管的稳压值以下,有效的保护了栅极和源极的绝缘层,不同功率、不同型号的MOS管其保护稳压二极管的稳压值是不同的。
而近期的增强型大功率MOS管则有比较大的区别,首先由于功能较大输入电容也比较大,这样接触到静电就有一个充电的过程,产生的电压较小,引起击穿的可能较小,所以这一类的MOS管就没有带保护二极管。
MOS管中有寄生二极管原因
NMOS关闭后,D极到S极关断,但是S极到D极是关不断的,从我们画原理图时,可以从MOS原理图模型里面看到DS之间有一个二极管,S极通过二极管导通到D极。
如果我们要做到双方向截止,就需要用两个MOS管背靠着背,每个MOS管负责关断一边。如图所示。

MOS管的结构图中有多种,如图3的结构图,Nmos有个P型的衬底,D极是P型衬底上做的N型反型区,这样就简单的形成了一个PN结,如果从沉底B极加一个电压,那么电流会顺着这个PN结流入D极。
一般情况下,单体的MOS管B极是不独自引出来的,通过把它接到S极上,也就是和S极短路,那么自然而然这个PN结就相当于是S极到D极了。
同理Pmos也是一样,Pmos是在N型衬底上反型出两块P型半导体的区域地盘。衬底B与漏极D之间同样有这个PN结,P端在D极,N端在B极。当把B极连接在S极上时,就出现了从DS之间的二极管了。
总之,这个体二极管是衬底B与漏极D之间的PN结。由于把B极和S极短路了,因此出现了SD之间的体二极管。值得留意的是,并非所有的情况都需要把B极与S极连接。
芯片设计内部,是把B极接到电压最低或者最高,并非一定是S极。
如果B极悬空,那么S极和D极之间就没有这个二极管了,这种情况下,D极和S极是对称的,可以互相换一换身份的。
我们通常用的大功率MOS管,TO92,TO252等系列封装的MOS,它们的D极是在衬底下方引出来的,D极可以躺下直接焊接在PCB板上,起到很好的散热效果。
这种结构的体二极管也是一样,Pbody区域与N衬底区形成PN结,Pbody连接S极,形成与D极之间的体二极管。
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