透徹解釋場效應管的寄生二極管是怎麼來的!不要說你知道呀!

如果你對場效應管有一定了解的話,發現它的原理圖符號中都會有一個二極管,這是蝦米情況?

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要回答這個問題,我們有必要了解一下場效應管的基本結構,其基本結構如下圖所示(以N溝道增強型MOS場效應管為例):

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在一塊P型硅片(半導體)襯底上,形成兩個高摻雜的N+區,分別命名為源區與漏區,從中引出的電極分別稱為源極與漏極。在P型襯底表面覆蓋薄薄的一層SiO2(二氧化硅)作為絕緣層,叫柵氧化層或柵絕緣層,再在上面覆蓋一層金屬,其引出的電極稱為柵極(Gate, S),這就是金屬-氧化物-半導體名稱的由來。

其原理圖符號本應如下所示:

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從MOS管的基本結構上可以看出,MOS管是完全對稱的,因此理論上源極與漏極是可以互換使用的。在MOS管中,源極為提供載流子的端子,而漏極為接收載流子的端子,源和漏的命名也由此而來,N溝道MOS管的源極通常連接至電路的最低電位,而P溝道MOS管的源極連接至電路的最高電位。

對於單個獨立的MOS場效應管,襯底B通常與源極S連接在一起,這樣兩個電極的電位是一致的,這樣可以避免體效應引起閾值電壓的漂移(後面會提到),所以,你看到的MOS場效應管符號可能如下圖所示:

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這樣場效應管就應該如下圖所示:

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實際的場效應管通常把襯底電極與源極電極做在一起,因此,通常我們是看不到襯底電極的。由於N區與P型襯底之間存在PN結(也叫做耗盡層),因此上圖中已經形成了兩個二極管,如下圖所示:

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很明顯,左邊的那個PN結(二極管)因B極與S極的短接而相當於不存在,右側的二極管則稱為寄生二極管,它是由源極S指向漏極D,這就是我們的原理圖符號中寄生二極管的來源。

然而,為什麼我們又說這個寄生二極管在集成電路中不存在呢?我們下一節再來討論一下。


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