透彻解释场效应管的寄生二极管是怎么来的!不要说你知道呀!

如果你对场效应管有一定了解的话,发现它的原理图符号中都会有一个二极管,这是虾米情况?

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要回答这个问题,我们有必要了解一下场效应管的基本结构,其基本结构如下图所示(以N沟道增强型MOS场效应管为例):

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在一块P型硅片(半导体)衬底上,形成两个高掺杂的N+区,分别命名为源区与漏区,从中引出的电极分别称为源极与漏极。在P型衬底表面覆盖薄薄的一层SiO2(二氧化硅)作为绝缘层,叫栅氧化层或栅绝缘层,再在上面覆盖一层金属,其引出的电极称为栅极(Gate, S),这就是金属-氧化物-半导体名称的由来。

其原理图符号本应如下所示:

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从MOS管的基本结构上可以看出,MOS管是完全对称的,因此理论上源极与漏极是可以互换使用的。在MOS管中,源极为提供载流子的端子,而漏极为接收载流子的端子,源和漏的命名也由此而来,N沟道MOS管的源极通常连接至电路的最低电位,而P沟道MOS管的源极连接至电路的最高电位。

对于单个独立的MOS场效应管,衬底B通常与源极S连接在一起,这样两个电极的电位是一致的,这样可以避免体效应引起阈值电压的漂移(后面会提到),所以,你看到的MOS场效应管符号可能如下图所示:

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这样场效应管就应该如下图所示:

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实际的场效应管通常把衬底电极与源极电极做在一起,因此,通常我们是看不到衬底电极的。由于N区与P型衬底之间存在PN结(也叫做耗尽层),因此上图中已经形成了两个二极管,如下图所示:

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很明显,左边的那个PN结(二极管)因B极与S极的短接而相当于不存在,右侧的二极管则称为寄生二极管,它是由源极S指向漏极D,这就是我们的原理图符号中寄生二极管的来源。

然而,为什么我们又说这个寄生二极管在集成电路中不存在呢?我们下一节再来讨论一下。


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