MOS管寄生二极管的作用和方向判断

寄生二极管,二极管方向判断

二极管，（英语：Diode），电子元件当中，一种具有两个电极的装置，只允许电流由单一方向流过，许多的使用是应用其整流的功能。而变容二极管（Varicap Diode）则用来当作电子式的可调电容器。大部分二极管所具备的电流方向性我们通常称之为“整流（Rectifying）”功能。二极管最普遍的功能就是只允许电流由单一方向通过（称为顺向偏压），反向时阻断 （称为逆向偏压）。因此，二极管可以想成电子版的逆止阀。

寄生二极管的由来

是由生产工艺造成的，大功率MOS管漏极从硅片底部引出，就会有这个寄生二极管。小功率MOS管例如集成芯片中的MOS管是平面结构，漏极引出方向是从硅片的上面也就是与源极等同一方向，没有这个二极管。模拟电路书里讲得就是小功率MOS管的结构，所以没有这个二极管。但D极和衬底之间都存在寄生二极管，如果是单个晶体管，衬底当然接S极，因此自然在DS之间有二极管。如果在IC里面，N—MOS衬底接最低的电压，P—MOS衬底接最高电压，不一定和S极相连，所以DS之间不一定有寄生二极管。

寄生二极管的作用

当电路中产生很大的瞬间反向电流时，可以通过这个二极管导出来，不至于击穿这个MOS管。（起到保护MOS管的作用）

沟槽Trench型N沟道增强型功率MOSFET的结构如下图所示，在N-epi外延层上扩散形成P基区，然后通过刻蚀技术形成深度超过P基区的沟槽，在沟槽壁上热氧化生成栅氧化层，再用多晶硅填充沟槽，利用自对准工艺形成N+源区，背面的N+substrate为漏区，在栅极加上一定正电压后，沟槽壁侧的P基区反型，形成垂直沟道。

由下图中的结构可以看到，P基区和N-epi形成了一个PN结，即MOSFET的寄生体二极管。

MOSFET剖面结构

MOS管寄生二极管的方向判断

MOS管开关电路学习过模拟电路的人都知道三极管是流控流器件，也就是由基极电流控制集电极与发射极之间的电流；而MOS管是压控流器件，也就是由栅极上所加的电压控制漏极与源极之间电流。MOSFET管是FET的一种，可以被制造为增强型或者耗尽型，P沟道或N沟道共四种类型，但实际应用的只有增强型的N沟道MOS管和增强型的P沟道MOS管。实际应用中，NMOS居多。

上图左边是N沟道的MOS管，右边是P沟道的MOS管寄生二极管的方向如何判断呢？它的判断规则就是对于N沟道，由S极指向D极；对于P沟道，由D极指向S极。

如何分辨三个极？D极单独位于一边，而G极是第4PIN。剩下的3个脚则是S极。它们的位置是相对固定的，记住这一点很有用。请注意：不论NMOS管还是PMOS管，上述PIN脚的确定方法都是一样的。

MOS管导通特性导通的意思是作为开关，相当于开关闭合。NMOS的特性：Vgs大于某一值管子就会导通，适合用于源极接地时的情况（低端驱动），只要栅极电压达到4V就可以了。PMOS的特性：Vgs小于某一值管子就会导通，适合用于源极接VCC时的情况（高端驱动）。

下图是MOS管开关电路，输入电压是Ui，输出电压是Uo。当Ui较小时，MOS管是截止的， Uo＝Uoh＝Vdd；当Ui较大时，MOS管是导通的， Uo =Ron/(Ron+Rd)*Vdd，由于Ron<

应用实例：以下是某笔记本主板的电路原理图分析，在此mos管是开关作用:PQ27控制脚为低电平，PQ27截止，而右侧的mos管导通，所以输出拉低；

电路原理分析:PQ27控制脚为高电平，PQ27导通，所以其漏极为低电平，右侧的mos管处于截止状态，所以输出为高电平。

整体看来，两个管子的搭配作用就是高低电平的切换，这个电路来自于笔记本主板的电路，但是这个电路模块也更常见于复杂电路的上电时序控制模块，GPIO的操作模块等等应用中。

2. MOS管的隔离作用MOS管实现电压隔离的作用是另外一个非常重要且常见的功能，隔离的重要性在于：担心前一极的电流漏到后面的电路中，对电路系统的上电时序，处理器或逻辑器件的工作造成误判，最终导致系统无法正常工作。因此，实际的电路系统中，隔离的作用非常重要。

二极管的导电特性

二极管最重要的特性就是单方向导电性。在电路中，电流只能从二极管的正极流入，负极流出。

正向特性

在电子电路中，将二极管的正极接在高电位端，负极接在低电位端，二极管就会导通，这种连接方式，称为正向偏置。必须说明，当加在二极管两端的正向电压很小时，二极管仍然不能导通，流过二极管的正向电流十分微弱。只有当正向电压达到某一数值（这一数值称为“门坎电压”，又称“死区电压”，锗管约为0.1V，硅管约为0.5V）以后，二极管才能真正导通。导通后二极管两端的电压基本上保持不变（锗管约为0.3V，硅管约为0.7V），称为二极管的“正向压降”。

反向特性

在电子电路中，二极管的正极接在低电位端，负极接在高电位端，此时二极管中几乎没有电流流过，此时二极管处于截止状态，这种连接方式，称为反向偏置。二极管处于反向偏置时，仍然会有微弱的反向电流流过二极管，称为漏电流。当二极管两端的反向电压增大到某一数值，反向电流会急剧增大，二极管将失去单方向导电特性，这种状态称为二极管的击穿。

审核编辑：汤梓红