二极管为什么会在MOS管两端连接

做硬件的朋友经常问:“为什么MOS管的D极和S极之间,总有一个二极管?是故意加的吗?”

做硬件的朋友经常问:“为什么MOS管的D极和S极之间,总有一个二极管?是故意加的吗?”
其实,这并不是设计师额外设计的,而是MOS管在晶圆制造阶段就“原生自带”的!
很多原理图不画它,导致新手容易忽略。今天咱们就拆解一下这个关键结构,搞懂它,你的模电才算真正入门!
一、它不是“外挂”,它是“原生结构”
首先看图,无论是NMOS还是PMOS,内部都并联着这个二极管。
它的学名叫:本征体二极管(Body Diode)。
这是MOSFET在半导体工艺中固有结构的一部分。简单说,只要你用这种MOS管,厂家出厂时就必定包含这个结构。
注意:在正常工作时,这个二极管通常处于“反向截止”状态,是不导通的,所以平时你感觉不到它的存在。
二、为什么它去不掉?
很多人问:“能不能把它去掉?”


答案是:工艺上很难。看这张剖面图,真相全在里面:
看这张剖面图,秘密都在内部:
大家注意看中间那个 P型区域(图中原本标B**y的地方),我们专业上叫它“衬底”或“基底”。
在标准的功率MOS工艺里,为了电位稳定,厂家在封装内部,直接把 源极(Source) 和这个 衬底(P型基底) 短接在了一起。
这样一来:
漏极(Drain)是N型材料。
衬底(基底)是P型材料。
衬底又连到了源极。
于是,在漏极(N)和衬底(P)之间,天然形成了一个P-N结!
搞电子的都知道,P-N结的特性就是单向导电,也就是二极管!
所以,只要源极和衬底短接,这个寄生二极管就必然存在。
三、怎么记方向?送你一个工程口诀
很多新手容易搞混方向,教大家一个“老工程师”的通用口诀,安全好记:

口诀一:最经典的“N内P外”+“PS大法”
这个最常用,分两步记:
1.看符号箭头(辨别是N还是P):
NMOS ➔ N内(谐音:Nèi)。箭头朝内就是N管。
PMOS ➔ P排(谐音:Pái)。往外排斥就是P管。
2.看二极管方向(辨别S和D):
只记P管就行:P管的二极管指向S极 ➔ 简称 “PS”。
联想:PS(Photoshop)或者 PS(PlayStation游戏机)。
记住了P管指向S,那N管肯定就是反过来的(指向D)。
口诀二:顺口溜版(更有画面感)
“N”进,“P”出; “P”爱“S” (PS), “N”爱“D” (ND)。
解释:
N进P出:指MOS管符号上的箭头方向(N朝里进,P朝外出)。
P爱S:PMOS的体二极管方向,是指向 Source(源极)的。
N爱D:NMOS的体二极管方向,是指向 Drain(漏极)的。
口诀三:超短英文联想(适合英语好的)
N-MOS ➔ IN (N matches In) ➔ Diode to Drain.
P-MOS ➔ OUT (Pops out) ➔ Diode to Source.
推荐: 直接用 “N内P外,PS大法” 这一招,实战里反应最快!
虽然它叫“寄生”二极管,但在H桥驱动、电机驱动里,它可是充当了续流二极管的重要角色!
总结一下
别再纠结“为什么要接这个二极管”了。 结论是:这是MOSFET物理结构的本征特性,是源极和衬底工艺连接带来的伴生效应。在H桥、电机驱动电路设计中,我们经常要利用它来进行续流,非常关键!
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