接之前的话题:MOS管的电流方向只有一种吗?

VBsemi微碧半导体 2023-12-18 17:08:58

前言:

MOS管的电流方向只有一个吗?

之前微碧小编发表过一篇文章:《MOSFET的导通条件与电流方向》,其中简单提到了MOS管其实有两个电流方向,但是没有细说。那么,今天微碧小编就这个问题和大家讨论下MOS管的另外一种电流方向。

我们在常规使用中,NMOS和PMOS的电流一般朝着一个方向流动,如下:

NMOS:D—S

PMOS:S—D

实际上,BJT的电流与MOS管有很大区别。BJT的电流方向是固定的,但MOS管并非唯一。我们知道,寄生二极管,即体二极管,MOS管的电流方向与其极性是相反的。

也就是说,当MOS管在进行开关使用时,导通电路只会通过MOS管的主体流过。体二极管在此不会有额外的电流通过。

当MOS管关闭时,MOS管会处于完全关闭的状态(因为没有电流流过)。

如下图:MOS管的体二极管为图中的Di

那么,如果电流方向反过来呢?是否也是这种情况?

我们看下面这张图:MOS管的体二极管为图中的Di:

与上面那张相反。当MOS管的电流方向为:

NMOS:S—D

PMOS:D—S

我们会看到,其电流方向与各自的体二极管的极性是相同的。

当MOS管进行开关使用时,导通时电流从MOS管的主体流过,也会有额外的电流流过同极性的体二极管(但只有少量)。

当MOS管处于关闭状态时,MOS管不会完全关闭,并且会有较大的电流从体二极管通过。

这与我们之前讲过的类似:当VGS满足于驱动条件时,漏极电位高于源极,电流从D—S,源极电位高于漏极,电流从S—D。这主要看的是漏极与源极之间的电位。

那么,为什么在开关使用场景中,我们经常看到的是图一的电流流向呢?

拿NMOS作另外的电流流向S—D来举例子。

当NMOS以电流为S—D的使用方式,用于开关使用时,当NMOS关断时,会有较大的电流在体二极管处通过,即图中的Di。这在实际应用中达不到开关的效果。

这也是为什么我们通常将NMOS以D—S来进行开关操作。

那么,S—D就没有实际使用意义了吗?

还是那句话嘛,存在即合理。

在防反接电路中,它就能发挥特别的作用了。

在这里我们暂不进入深入研究,简单说下工作原理即可。

拿一个微碧的N-MOSFET来做一个防反接电路:

当电源正极,经过后级负载电路接到体二极管,体二极管会导通,此时S极的电压大概为0.7V(体二极管导通电压)。

与此同时G极(栅极)接的是电源正极,这时Vgs=Vcc-0.7V>Vgsth,NMOS管就会导通。

当NMOS管导通后,导通压降基本为0,那么Vgs等于Vcc,MOS管保持导通状态。

因此,整体电源通路就是通的,电源给后级负载供上了电,后级电路正常工作。

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以上部分图片与资料整理于网络

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