Mythos: Hersteller verschwören sich, interne Dioden in diskreten Bauteilen unterzubringen, damit nur IC-Designer mit 4-poligen MOSFETs ordentliche Arbeit leisten können.
Wahrheit: 4-polige MOSFETs sind nicht sehr nützlich.
Jeder PN-Übergang ist eine Diode (unter anderem zur Herstellung von Dioden). Ein MOSFET hat zwei davon, genau hier:
Dieses große Stück P-dotierten Siliziums ist der Körper oder das Substrat . Angesichts dieser Dioden ist es ziemlich wichtig, dass der Körper immer eine niedrigere Spannung hat als die Source oder die Drain. Andernfalls spannen Sie die Dioden in Vorwärtsrichtung vor, und das ist wahrscheinlich nicht das, was Sie wollten.
Aber warte, es wird schlimmer! Ein BJT ist ein dreischichtiges Sandwich aus NPN-Materialien, oder? Ein MOSFET enthält auch einen BJT:
RDS(on)
Bei CMOS-Geräten wird es noch schlimmer. In CMOS haben Sie PNPN-Strukturen, die einen parasitären Thyristor bilden. Dies ist, was Latchup verursacht .
Lösung: Schließen Sie den Körper zur Quelle kurz. Dies schließt den Basis-Emitter des parasitären BJT kurz und hält ihn fest ab. Idealerweise tun Sie dies nicht über externe Leitungen, da der "Kurzschluss" dann auch eine hohe parasitäre Induktivität und einen hohen Widerstand aufweist, wodurch das "Abhalten" des parasitären BJT nicht so stark wird. Stattdessen schließen Sie sie direkt am Würfel kurz.
Aus diesem Grund sind MOSFETs nicht symmetrisch. Es kann sein, dass einige Designs ansonsten symmetrisch sind. Um jedoch einen MOSFET zu erhalten, der sich zuverlässig wie ein MOSFET verhält, muss einer dieser N Bereiche mit dem Körper kurzgeschlossen werden. Für wen auch immer Sie das tun, es ist jetzt die Quelle, und die Diode, die Sie nicht kurzgeschlossen haben, ist die "Body-Diode".
Das ist eigentlich nichts Besonderes für diskrete Transistoren. Wenn Sie einen 4-poligen MOSFET haben, müssen Sie sicherstellen, dass der Körper immer auf der niedrigsten Spannung (oder bei P-Kanal-Geräten auf der höchsten) liegt. In ICs ist der Körper das Substrat für den gesamten IC und ist normalerweise mit Masse verbunden. Wenn der Körper eine niedrigere Spannung als die Quelle hat, müssen Sie die Auswirkungen auf den Körper berücksichtigen . Wenn Sie sich eine CMOS-Schaltung ansehen, bei der eine Source nicht mit Masse verbunden ist (wie das NAND-Gatter unten), spielt das keine Rolle, denn wenn B hoch ist, ist der unterste Transistor eingeschaltet und der eine darüber ist die Quelle tatsächlich mit Masse verbunden. Oder B ist niedrig und der Ausgang ist hoch und in den unteren beiden Transistoren ist kein Strom.
Zusätzlich zu Phils Antwort wird gelegentlich ein MOSFET abgebildet, der die Asymmetrie genauer beschreibt
Aus electronics-tutorials.wa
Die asymmetrische Verbindung vom Substrat (Körper) zu den Quellen ist als gepunktete Linie dargestellt.
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Vom Standpunkt der physischen Geräte aus sind sie identisch. Wenn jedoch diskrete FETs hergestellt werden, besteht eine interne Diode aus dem Substrat, dessen Kathode am Drain und dessen Anode an der Source liegt. Daher müssen Sie den markierten Drain-Anschluss als Drain und den markierten Source-Anschluss als Source verwenden.
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