MOS管的体二极管来源与作用
来源:功率半导体生态圈发布时间:2023-05-283501浏览
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1.MOS管的体二极管的来源下图是NMOS的示意图,从图中红色框内可以看到,MOS在D、S极之间并联了一个二极管,其被称为体二极管,或者叫寄生二极管、续流二极管。
体二极管的产生是由于生产工艺造成的。总所周知,不管是MOS还是二极管,都是由半导体材料构成,我们都知道二极管是由一对PN结构成的。见下图,P型区对应二极管的阳极,N型区对应二极管的负极。
从下图(1)可以看出,MOS中的氧化物O指的是二氧化硅SiO2,SiO2不导电,所以驱动极G基本不走电流,因此MOS功耗比较低,是电压型驱动器件。

从(1)也可以看出,MOS除了D、G、S三个极之外,还有一个Sub极,Sub和S极短接,因此(2)MOS的电路符号中,会将MOS内部指向沟道N沟道的箭头和S极连接在一起。
从(3)中可以看到,从D极的N型区->中间P型区->Sub极->S极,刚好构成了一个二极管结构,并且处于反偏状态,这就是MOS符号中并联了一个二极管的原因。
从上面的分析可以知道,这个二极管是MOS结构和工艺使然的,说它是寄生二极管其实不太合适,体二极管(body-diode)的称呼还是相对准确一些。

IC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。

(1)MOSFET 的寄生二极管,作用是防止 VDD 过压的情况下,烧坏 MOS 管,因为在过压对 MOS 管造成破坏之前,二极管先反向击穿,将大电流直接到地,从而避免 MOS 管被烧坏。
(2)防止 MOS 管的源极和漏极反接时烧坏 MOS 管,也可以在电路有反向感生电压时,为反向感生电压提供通路,避免反向感生电压击穿MOS管。(如在感性负载(马达继电器)应用中,主要用来保护回路。)

此外,在一些场景下,是不希望有这个二极管的存在,因为它会使得S极和D极之间有漏电的可能性。
目前设计中还没有用过MOS管的体二极管做事情,后续开发用到的时候把补充吧
参考文献:
- http://www.kiaic.com/article/detail/2864.html
- https://zhuanlan.zhihu.com/p/392582490
- https://www.dianyuan.com/article/45723.html
- http://www.kiaic.com/article/detail/2266.html


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