Ayrık dört terminalli MOSFET'leri bulmak neden bu kadar zor?

Bir MOSFET'in dört terminalli bir cihaz olduğunu biliyorum, ancak satın alabileceğiniz hemen hemen her ayrık MOSFET'in kaynağı / gövdesi / substratı dahili olarak kaynağa bağlı. Bu neden? Belirli devre türlerinde, örneğin tüm gövde terminallerinin VCC'ye veya toprağa bağlandığı temel bir IC tasarımını (eğitim amaçlı) kullanmayı zorlaştırır. Ayrık 4 terminalli MOSFET'ler bu kadar faydalı değil mi? Veya birkaç 3 terminalli MOSFET ile simüle etmenin kolay bir yolu var mı?

Monolitik bir yonga üzerindeki FET'ler simetrik olsa da, birçok ayrı FET, kullanılabilir yüzey alanını ve kaynak / drenaj bağlantısını en üst düzeye çıkarmaya çalışan çok farklı bir yapıya sahiptir. Bir transistör veya çip üzerindeki toplu substrat bağlantısı mükemmel akım işleme yeteneğine sahiptir ve eğer biri her bir transistörün kaynağına veya tahliyesine ortak bir noktaya bağlanması gereken bir NMOS LSI çipi tasarlıyorsa, performans muhtemelen substrat tüm transistörler için kaynak veya tahliye görevi görür. Bununla birlikte, çoğu yonga, toplu bağlantıyı, akım işleme yeteneklerini boşa harcayarak, ancak her bir transistörün kaynak ve tahliye bağlantılarının bağımsız olmasına izin veren ortak bir temel olarak kullanır.

Tipik bir "ayrık" MOSFET aslında bir transistör değil, paralel olarak düzinelerce veya yüzlerce transistör olacaktır. Tüm transistörlerin drenajlarının birbirine bağlı olması gerektiğinden, substratı drenaj olarak kullanmak bir LSI çipinde olduğu gibi aynı tasarım sorunlarına neden olmaz. Substrat bir dış terminale çok iyi bir şekilde bağlanabildiğinden, bu tür bir tasarım hem drenaj iletkenliğini artıracak hem de drenaj bağlantısı için üst taraf metal kullanma ihtiyacını ortadan kaldıracak, böylece kaynakları bağlamak için daha fazla metal kullanılmasına izin verecektir . Ne yazık ki, transistörler tüm kaynakları bir "ağ" (bağlantı için iyi) oluşturacak şekilde düzenlenmişse, bu da üslerini izole adalar olarak bırakacaktır. Tüm üsleri birbirine bağlamak için metal raylar çalıştırmak mümkün olsa da, bunu yapmak için ya kaynağa bağlı metalin birçok şeride bölünmesi (bozulma performansı) ya da ekstra bir metal katman ve ekstra bir yalıtım katmanı (maliyeti önemli ölçüde arttırır) eklenmesi gerekir. Her bir taban bölümü, doğrudan üzerinde bulunan kaynak bağlantısı için metal katmana sahip olduğundan, bazların yanı sıra kaynakların buna bağlanması çok daha kolaydır.

Öyleyse, bir MOSFET'i normal olarak yapıldığı gibi (vücut diyotu ters yönlü) çalıştırırsanız, Toplu Kaynağa veya daha fazla negatif (N-kanal) daha pozitif bir voltaja bağlıysa fark yoktur ( P-kanal).

Kendi mantık kapılarınızı, iletim kapılarınızı vb.Tek tek N- ve P kanallı MOSFETS ile oluşturmak istiyorsanız, CMOS-IC 4007 muhtemelen aradığınız şeydir, ancak dahil olan 6 MOSFET'in hepsi tamamen rastgele bağlanamaz (bir P- / N-kanal çifti invertör olarak yapılandırılır, bir çift kısmen V + ve GND'ye bağlanır; sadece bir çift tamamen ücretsizdir).

İşte örnekler .

"Ayrık 4 terminalli MOSFET'ler bu kadar kullanışlı değil mi?"

Bazı potansiyel kullanımlar mantık düzeyinde çeviri ve IC korumayı içerir. Dördüncü pim, iç vücut diyotunun etkisini, çıkışı asgarite indirgeyen girişten (veya tersi), devreyi asimetrik hale getirerek pozitif voltaj sinyalleri için önyargılı bir diyot olarak değiştirir. Bir Phillips GTL2000 için veri sayfasına bakarsanız, IC'nin içindeki dördüncü terminalin fiziksel yapıda olduğu gibi sembolik olarak toprağa bağlı olduğunu görürsünüz. Bunu ayrı cihazlarla çoğaltmak istiyorsanız, dördüncü terminalin ayrı olması gerekir. Bu, son derece kısıtlayıcı mutlak maksimum voltaj olmadan aynı türde çeviri ve koruma yapmanıza ve aynı zamanda cihazın maksimum akımı, RDS açık vb. Gibi diğer parametreleri değiştirmenize izin verir. GTL2000'de 23 FET (veri için 22, her biri ayrı pimlere getirilen kaynaklara ve drenajlara bağlı akıllı bir önyargı hilesi için bir tane, vücut bağlantıları hepsi aynı pimde (toprak) çıkarıldı ve tüm kapı bağlantıları birbirine bağlandı ve tek bir pime çıktı istenen sıkma voltajını üreten voltaja bağlanacaktır. Benzer şekilde kullanılan diğer IC'ler, daha yüksek voltajlara izin veren ancak seri olarak iki fetiğe (pozitif ve negatif voltaj için daha yüksek RDSon ile) sahip olan ve negatif bir yanlılık gerilimi gerektiren veya maksimum kenetleme limiti gerektiren bir maksimum dışında benzer şekilde sınırlı özelliklere sahiptir. 0. Sonuç olarak, bir cihazı yanlışlıkla 13.8V bağlantılara karşı koruyacak çift yönlü bir mantık seviyesi kelepçesi ve giriş koruyucusu istiyorsanız, kendiniz döndürmeniz gerekir. Birisi mosfet analog anahtar uygulamasından daha önce bahsetmişti, çeşitli ayrık uygulamaları kapsayacak şekilde genişletilebilir. Ve bazı durumlarda, ayrı kaynak pimleri ve gövde tırnakları, bir yalıtkan olmadan PCB zemin düzlemine ısı alıcı yüksek yüzer ve yüzen transistörlere izin verebilir ve yüzey düzlemi cihazları zemin düzlemine lehimlenebilir. Ancak bu, daha yüksek iç dirençler nedeniyle istenen faydaları sağlamayabilir.

Çoğu mühendisin muhtemelen ellerinde hiç 4 terminal cihazı tutmamış olduğu göz önüne alındığında, tedarik tarafından kısıtlanamayan birçok akıllı uygulama vardır.

Üreticilerin, çok az kişinin kullanacağı performansı düşüren (arka kapı etkisi) bir operasyonel mod için daha pahalı bir paket (4 pin vs 3) kullanmak istemiyor olması muhtemeldir.

Herhangi bir performans transistoru herhangi bir performans karşılaştırması yapmak için bir çip transistörden performansta şu ana kadar çıkarıldığında, bu detay hakkında endişelenmenin geçerliliğini bile soruyorum. Sadece farklılıklar listesine eklemek ve bir öğrenme deneyimi olarak kullanmak için bir şey daha diyelim.

Toplu Kaynağa veya voltaja bağlıysa hiçbir fark yoktur ... "kesinlikle doğru değildir. Yığın kanalın arkadan modüle edilmesinin arka backgate etkisi vardır. Yayıcı takipçisinde kullanılan P-Substrat daima 1.0 yerine 0.8 kazanç sağlar. - yer tutucu 4 Kasım 14, 15:33

@placeholder: Tamam, diyelim ki çoğu uygulamada fark yok ... ("normalde" dediğim gibi). - Lor Kas 4 '14, 15:42

@placeholder: Sanırım kaynak takipçisi demek istiyorsun (verici takipçisi yerine) - Curd 4 '14, 15:45

Evet, kaynak yayıcı değil ... Ve her durumda kendini gösterir ve fark edilir. Vücut etkisi mevcut olduğunda normaldir. Sadece FD-SOI transistörleri bu etkiye sahip değildir (ancak başka sorunları da vardır) - yer tutucu 4 '14, 15:49

... ama her durumda önemli değil; bağladığım örneklerdeki gibi ve OP'nin OP için kullanacağını varsayabilirim. - Lor Kas 4 '14, 15:57

Siz onu kaçırıyorsunuz. Elbette vücut etkisi nedeniyle bir performans farkı var. Ancak işlevsel olarak, substrat NMOS devresindeki en negatif voltaj ve PMOS devresindeki en pozitif voltaj olmalıdır. Aksi takdirde, kaynak ile alt tabaka arasındaki PN eklemi veya alt tabaka voltajına boşaltma PN kavşağına dönüşebilir ve artık çalışan bir FET'iniz olmayacaktır.

Vücudu kaynağa bağlarsanız ve bir örnekleme anahtarı için NFET deyimini kullanmak isterseniz, drenaj voltajı kaynak voltajından daha düşük olursa ne olur? OOPS? Gövde kaynağa bağlandığında, tahliye voltajının kaynak voltajının altına düşmesine izin veremezsiniz. Ya da güle güle FET ve merhaba diyot.