在常规使用中,似乎流经NMOS和PMOS的电流只朝一个方向流动,但实际情况是,MOS的电流流向和BJT不一样,BJT的电流流向已经固定,但是MOS并没有。本节不从物理结构上阐述其电流流向,主要探讨MOS的电流流向以及体二极管电流相关问题,为后续的电路设计夯实基础。
€1.MOS的电流流向
图5-1:使用建议MOS的电流流向
使用MOS时,常选择的电流流向如图5-1所示,NMOS从D极流向S极;PMOS从S极流向D极。然后我们发现他们的电流流向和各自寄生的体二极管Di极性是相反的。也就是说如果在开关使用场景,导通时电流只会通过MOS主体流过,Di是反极性不会有额外电流流过。关闭时MOS也处于完全关闭状态。
图5-2:MOS另外的电流流向
而用图5-2所示这种方式使用MOS,NMOS从S极流向D极;PMOS从D极流向S极。然后我们发现他们的电流流向和各自寄生的体二极管Di极性是相同的。也就是说如果在开关使用场景,导通时电流不仅会通过MOS主体流过,Di是同极性也会有额外少许电流。关闭时MOS实际并不处于完全关闭状态,会有较大的电流从Di流过。
MOS电流导通流向不是唯一的,在VGS满足驱动条件时,主要是看源极和漏极之间的电位,漏极电位高于源极,电流D到S。源极电位高于漏极,电流S到D。
€2.MOS的体二极管电流
如图5-3和 图5-4 ,随意挑选了几款MOS,可以了解到其二极管流过的电流Is值,有些会标明二极管持续电流和脉冲电流。从值可以看出还是比较大的,并且每一个MOS管都会标注如图5-5的关断时寄生二极管电流值曲线,图5-5为一款NMOS。
当我们以图5-2中NMOS的使用方式作为开关,当NMOS关断时,仍会有比较大的电流经由Di从S流向N,实际上达不到开关的效果,这就是为什么开关场景仍以图5-1的设计方式而不是图5-2的方式。但这并不说明图5-2所示的使用方式完全没有使用的意义,在一些特别的场景,比如防反接,这样的使用方式就特别有用(后面会讲到)。
图5-3:某款功率NMOS寄生二极管过流和压降
图5-4:某款小信号NMOS寄生二极管过流和压降
图5-5:VGS=0V时,作为源极-漏极电压的函数的源极电流--典型值
€3.小结
两种电流流向的选择不仅影响G极驱动的方式,也影响着是选择高侧还是低侧开关,根据实际使用场景,合理选择电流流向和驱动方式,灵活使用。
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