Внимательно посмотрим на диаграмму одного из типов MOSFET:
(находится в этой заметке приложения )
Видно устройство практически симметричное. Что заставляет ворота ссылаться на источник, а не на сток?
Кроме того, почему оксид затвора ломается при 20 В, а не 20 В?
(Не домашнее задание. Просто любопытство.)
transistors
mosfet
Томас О
источник
источник
Ответы:
Поскольку опубликованный вами рисунок 1 относится к устройству с 4 терминалами , а не к 3 терминалам. Если вы посмотрите на схематический символ на рисунке 1, вы заметите, что основной корпус - это отдельный терминал, не подключенный к исходному терминалу. МОП-транзисторы для продажи - это почти всегда 3-контактные устройства, в которых источник и корпус соединены вместе.
Если память мне не изменяет (не уверен на 100% - кажется, это подтверждается данным раздаточным материалом ), в устройстве с 4 терминалами нет разницы между истоком и стоком,
и именно напряжение затвора определяет состояние включения канала - с оговоркой, что тело должно быть самым отрицательным напряжением в цепи для устройства с N-каналом или самым положительным напряжением в цепи для устройства с P-каналом.( edit: нашел ссылку на физику устройства MOSFET . Поведение истока-стока по-прежнему симметрично, но зависит от напряжений затвора-истока и затвора. В N-канале, если оба отрицательны, канал непроводящий. Если один больше, чем пороговое напряжение, то вы получите поведение насыщения (постоянный ток). Если оба значения выше порогового напряжения, вы получите поведение триода (постоянное сопротивление). Тело / объем / подложка все еще должны быть самыми отрицательными Напряжение в цепи, поэтому, чтобы получить обратное поведение в цепи, тело + сток необходимо было бы связать вместе.
В устройстве с каналом P эта полярность меняется на противоположную.)
Посмотрите внимательно на условные условные обозначения для полевых МОП-транзисторов с N- и P-каналами ( из Википедии ):
и фигура из Википедии о функционировании MOSFET , и вы увидите связь тела с источником.
источник
Симметричное сечение в том виде, в котором оно обычно нарисовано, не совсем соответствует фактической структуре, которая сильно асимметрична. На самом деле это выглядит примерно так:
источник
Работа данного полевого МОП-транзистора определяется напряжениями на их соответствующих электродах (сток, источник, затвор, корпус).
По соглашению учебников в NMOS из двух электродов, «соединенных с каналом» (между которыми в «нормальных» обстоятельствах протекает ток), один, подключенный к более низкому потенциалу, называется истоком, а другой, подключенный к более высокому, является стоком. Противоположность верна для PMOS (источник с более высоким потенциалом, сток с более низким потенциалом).
Затем с использованием этого соглашения представлены все уравнения или тексты, описывающие работу устройства. Это подразумевает, что всякий раз, когда автор текста о NMOS говорит что-то об источнике (ах) транзистора, он думает об электроде, подключенном к более низкому потенциалу.
Теперь производители устройств, скорее всего, решат вызывать контакты истока / стока в своих устройствах в зависимости от предполагаемой конфигурации, в которой MOSFET будет \ помещен в окончательную схему. Например, в выводе NMOS, обычно подключенном к более низкому потенциалу, будет называться источник.
Таким образом, это оставляет два случая:
A) Устройство MOS является симметричным - это случай для подавляющего большинства технологий, в которых изготавливаются ИС СБИС.
Б) МОП-устройство является асимметричным (пример vmos) - это касается некоторых (большинства?) Дискретных устройств питания
В случае А) - не имеет значения, какая сторона транзистора связана с более высоким / более низким потенциалом. Устройство будет работать одинаково в обоих случаях (и какой электрод назвать источником, а какой сток - просто условно).
В случае B) - это имеет значение (очевидно), какая сторона устройства связана с каким потенциалом, так как устройство оптимизировано для работы в данной конфигурации. Это будет означать, что «уравнения», описывающие работу устройства, будут отличаться в случае, если вывод, называемый «источником», подключен к более низкому напряжению, тогда по сравнению со случаем, когда он подключен к более высокому напряжению.
В вашем примере устройство, скорее всего, было спроектировано асимметричным для оптимизации определенных параметров. Напряжение торможения «затвор-исток» было снижено в качестве компромисса для лучшего контроля тока канала, когда управляющее напряжение подается между выводами, называемыми затвором и истоком.
Изменить: Поскольку есть довольно некоторые комментарии относительно симметрии Mos, здесь идет цитата из Behzad Razavi "Дизайн аналоговых интегрированных CMOS цитрусов" стр.12
источник
Для полевого МОП-транзистора требуются две вещи: носители заряда в канале и градиент напряжения между истоком и стоком. Итак, у нас есть трехмерное пространство поведения, на которое можно посмотреть. Характеристика стока-источника выглядит примерно так:
Давайте предположим, что у нас есть транзистор nmos, а объем и источник находятся на 0 В. Давайте также установим высокое напряжение стока, скажем, 5В. Если мы подместим напряжение на затворе, мы получим что-то похожее на это:
Для того, чтобы в канале было значительное количество носителей заряда, нам нужна область истощения, соединяющая исток и сток, а также нам нужно вытащить группу носителей из источника. Если источник и затвор имеют одинаковое напряжение, это означает, что большая часть канала также, по существу, имеет такое же напряжение, что и источник, и носители должны рассеиваться большую часть пути через транзистор, прежде чем они могут «упасть» в сток. Если напряжение затвор-источник достаточно высокое, градиент напряжения будет более значительным вблизи источника, и несущие будут втянуты в канал, что позволит увеличить заполнение.
источник
Мои 2 цента стоят: по сравнению с биполярными, я знаю, что вы можете поменять местами C и E, и он все еще работает, но с более низким hFE и различными номинальными напряжениями: VBE обычно составляет максимум около 5-7 В; VCB такой же, как VCE или более (см., Например, таблицу BC556 от Fairchild, в которой указан VCBO, который даже выше, чем VCEO). Физически существует (большая) разница между C и E (размер, форма и / или легирование), что объясняет асимметрию на рисунках. И я видел это в лаборатории. Время от времени случается так, что кто-то случайно меняет C и E и удивляется, что это все еще работает, но не очень хорошо.
Было бы интересно, если бы кто-то получил график ID (и RDSon) против VGD для (мощного N-канального MOSFET. В настоящее время у него нет лабораторного доступа.
источник