开关MOS寄生二极管的多种妙用

MOSFET体二极管特性

寄生二极管由来

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

体二极管主要参数

二极管特性测试电路

二极管恢复曲线

MOSFET体二极管反向恢复过程波形

MOSFET体二极管应用场合

全桥逆变电路

三相桥电路

LLC半桥谐振电路ZVS

移相全桥PSFB ZVS

HID照明（ZVS）

MOSFET体二极管应用分析

MOSFET体二极管反向恢复

LLC半桥谐振变换器

LLC电压增益

LLC变换器 ZVS状态下模态切换

LLC变换器工作波形（ZVS模式）

LLC变换器工作波形（ZVS模式，轻载）

LLC变换器 ZCS状态下模态切换

LLC变换器工作波形

LLC变换器输出短路状态1波形

LLC变换器输出短路状态2波形

LLC启动过程 - 二极管反向恢复

LLC启动过程 - 二极管反向恢复

HID照明电源（带载切换成开路）

HID照明电源启动过程

HID照明电源（低于谐振频率工作波形）

HID照明电源实测波形