Почему источник MOSFET указан стрелкой?

Я знаю, что базовый MOSFET содержит источник и сток, и это либо NMOS, либо PMOS; это обозначено стрелкой у источника. Но давайте посмотрим на сфабрикованную NMOS.

Здесь мы можем легко увидеть, что либо вывод является источником, либо сток полностью зависит от соединения. Без соединений это устройство симметрично. Но посмотрите на обычные символы MOSFET. все эти символы обозначают булавку как источник, а другой как сток. Это почему ? Почему эти символы не являются симметричными, как устройство?

Когда я работаю над Cadence, все символы схем имеют эти типы символов, где отмечены источники. Но когда это будет использоваться для изготовления, источник и сток будут определяться соединением, а не символом.

IC МОП-транзисторы не совпадают с их дискретными аналогами

Вы правы в том, что четырехполюсные четырехполюсные полевые МОП-транзисторы (например, те, которые составляют микросхемы КМОП) являются симметричными устройствами - основание или скважина подключаются отдельно к низшему или наивысшему (в зависимости от типа полевого транзистора) потенциала в схема, в то время как источник может быть поднят выше / ниже ниже основания / потенциал скважины.

Однако 99% дискретных МОП-транзисторов, изготовленных на протяжении истории, и 100% дискретных МОП-транзисторов в текущем производстве используют другую структуру - вместо того, чтобы иметь источник и сток рядом, сток находится внизу, а источник сверху, с воротами, врезанными в FET. Это называется вертикальным полевым МОП-транзистором и изображено ниже в его современном виде (то есть в структуре МОП траншеи - ранние вертикальные полевые МОП-транзисторы использовали V-образный паз для ворот вместо желоба). Эти структуры по своей природе асимметричны, а также пригодны для подключения к подложке к источнику, образуя, таким образом, диод корпуса, который является удивительно полезной частью силового МОП-устройства.

Стрелка не указывает направление потока тока, она указывает на PN соединение между телом и каналом.

Если вы используете 4-контактный символ, на самом деле он часто симметричен:

При проектировании микросхем конструктивные комплекты должны давать вам возможность использовать эти символы или что-то подобное, потому что корпус обычно будет привязан к самому низкому или самому высокому потенциалу на всей микросхеме (возможно, с еще большей гибкостью для устройств PMOS в н хорошо обрабатывать), не обязательно к тому же терминалу, что и источник.

В дискретном дизайне, как правило, вы ограничены подключением корпуса к тому же терминалу, что и источник.

Любой PN переход является диодом (среди прочих способов изготовления диодов). У MOSFET есть два из них, прямо здесь:

Этот большой кусок кремния, легированного P, представляет собой корпус или подложку. Рассматривая эти диоды, можно заметить, что очень важно, чтобы тело всегда находилось под более низким напряжением, чем источник или сток. В противном случае вы смещаете диоды вперед, и это, вероятно, не то, что вы хотели.

Но подождите, это становится хуже! BJT - это трехслойный сэндвич из материалов NPN, верно? МОП-транзистор также содержит BJT:

Если ток стока является высоким, то напряжение на канале между истоком и стоком также может быть высоким, поскольку RDS (включено) RDS (включено) не равно нулю. Если он достаточно высок для прямого смещения диода источника тела, у вас больше нет МОП-транзистора: у вас есть BJT. Это также не то, что вы хотели.

В CMOS-устройствах это становится еще хуже. В CMOS у вас есть структуры PNPN, которые создают паразитный тиристор. Это то, что вызывает latchup.

Решение: закорочить тело до источника. Это шортит базовый излучатель паразитного BJT, прочно удерживая его. В идеале вы не делаете это через внешние выводы, потому что тогда «короткие» также будут иметь высокую паразитную индуктивность и сопротивление, делая «сдерживание» паразитного BJT не таким сильным. Вместо этого вы их коротаете прямо на кубике.

Вот почему МОП-транзисторы не являются симметричными. Может случиться так, что некоторые конструкции в противном случае будут симметричными, но чтобы сделать МОП-транзистор, который надежно ведет себя как МОП-транзистор, вы должны закорочить одну из этих N областей на теле. В зависимости от того, что вы делаете, теперь это источник, а диод, который вы не замкнули, - это «диод корпуса».

Это не что-то конкретное для дискретных транзисторов, на самом деле. Если у вас есть 4-контактный полевой МОП-транзистор, вам необходимо убедиться, что корпус всегда находится под самым низким напряжением (или самым высоким для устройств с P-каналом). В микросхемах тело является основой для всей микросхемы, и обычно оно заземлено. Если тело находится под более низким напряжением, чем источник, то вы должны учитывать эффект тела. Если вы посмотрите на схему CMOS, где есть источник, не подключенный к земле (как, например, затвор NAND ниже), это не имеет значения, потому что, если B высокий, то самый нижний транзистор включен, а тот выше это на самом деле имеет свой источник, связанный с землей. Или, B низкий, а выход высокий, и в двух нижних транзисторах тока нет.

Собрано из: MOSFET: Почему сток и источник разные?

К вашему сведению: я слишком доволен этим подробным ответом, что я думал, что это должно быть здесь. Спасибо Филу Фросту

Исток и сток не всегда одинаковы, это особенно верно для дискретных устройств, но есть также ряд встроенных транзисторов с различной структурой для истока и стока.

Интегрированные транзисторы очень часто симметричны, сток и исток могут использоваться взаимозаменяемо. Стрелка на клемме «источник» используется для обозначения типа транзистора (NMOS или PMOS) и используется для правильного сопоставления его с базовыми моделями транзисторов, на которые иногда ссылаются источники. Конечно, клеммы можно использовать с заменой стока и источника, и модель транзистора меняется на противоположную.

Наконец, есть некоторые конструктивные наборы, в которых нет стрелки источника, чтобы учесть тот факт, что транзисторы симметричны.