MOSFET kaynağı neden okla gösterilir?

Temel bir MOSFET'in kaynak ve drenaj içerdiğini ve bir NMOS veya PMOS olduğunu biliyorum; kaynakta bir okla gösterilir. Ama fabrikasyon bir NMOS'a bakalım.

Burada bir pimin kaynak olduğunu veya tahliyenin tamamen bağlantıya bağlı olduğunu kolayca görebiliriz. Bağlantılar olmadan, bu cihaz simetriktir. Ancak geleneksel MOSFET sembollerine bakın. tüm bu semboller bir pimi kaynak ve diğerini boşaltma olarak işaretler. Neden ? Bu semboller neden cihaz gibi simetrik değildir?

Cadence üzerinde çalıştığımda, şema sembollerinin hepsinde, kaynakların işaretlendiği bu tür semboller bulunur.Ama imalat için kullanılacaksa, kaynak ve drenaj sembolle değil bağlantı ile belirlenir.

IC MOSFET'ler ayrı meslektaşlarıyla aynı değil

Yanal olarak dağılmış dört terminalli MOSFET'lerin (CMOS IC'leri oluşturanlar gibi) simetrik cihazlar olduğu konusunda doğrusınız - substrat veya kuyu, potansiyel olarak en düşük veya en yüksek (ne tür FET'e bağlı olarak) potansiyele bağlı kaynak, substrat / kuyu potansiyelinin üzerine yükseltilebilir / alçaltılabilir.

Bununla birlikte , tarih boyunca yapılan ayrık MOSFET'lerin% 99'u ve mevcut üretimdeki ayrık MOSFET'lerin% 100'ü farklı bir yapı kullanır - kaynak ve tahliyenin yan yana olması yerine, drenaj alttadır ve kaynak üstte, kapı FET'e kesilir. Buna dikey bir MOSFET denir ve modern biçiminde aşağıda gösterilmiştir (yani bir MOS yapısı açması - erken dikey MOSFET'ler, hendek yerine kapı için bir V oluğu kullanmıştır). Bu yapılar doğal olarak asimetriktir ve ayrıca substrata kaynağa bağlanmasına izin verir, böylece bir güç MOS cihazının şaşırtıcı derecede yararlı bir parçası olan vücut diyotunu oluşturur .

Ok, akım akışının yönünü göstermez, gövde ile kanal arasındaki PN eklemini gösterir.

4 terminal sembolünü kullanırsanız, aslında çoğu zaman simetriktir:

IC tasarımında, tasarım kitleri size bu sembolleri veya bunlara benzer bir şey kullanma seçeneği sunmalıdır, çünkü vücut genellikle tüm IC'deki en düşük veya en yüksek potansiyele bağlanacaktır (belki de n- kaynak) ile aynı terminale değil.

Ayrık tasarımda, genellikle gövdeyi kaynakla aynı terminale bağlamakla sınırlısınız.

Herhangi bir PN birleşimi bir diyottur (diyot yapmanın diğer yollarının yanı sıra). MOSFET'te bunlardan iki tane var:

P katkılı silikonun büyük kısmı gövde veya substrattır. Bu diyotlar göz önüne alındığında, vücudun her zaman kaynaktan veya drenajdan daha düşük bir voltajda olması oldukça önemlidir. Aksi takdirde, diyotları öne doğru yönlendirirsiniz ve muhtemelen istediğiniz şey bu değildir.

Ama bekleyin, daha da kötüleşiyor! BJT, NPN malzemelerinden oluşan üç katmanlı bir sandviç, değil mi? MOSFET ayrıca bir BJT içerir:

Drenaj akımı yüksekse, kaynak ile drenaj arasındaki kanal boyunca voltaj da yüksek olabilir, çünkü RDS (açık) RDS (açık) sıfır değildir. Vücut kaynaklı diyotu öne doğru eğecek kadar yüksekse, artık bir MOSFET'iniz yok: bir BJT'niz var. İstediğiniz de bu değil.

CMOS cihazlarda daha da kötüleşir. CMOS'ta parazitik tristör yapan PNPN yapılarınız var. Mandallamaya neden olan şey budur.

Çözüm: vücudu kaynağa kısaltın. Bu, parazitik BJT'nin baz vericisini kısaltarak sıkıca tutar. İdeal olarak bunu dış kablolarla yapmazsınız, çünkü o zaman "kısa" aynı zamanda yüksek parazitik endüktans ve dirence sahip olur, bu da parazit BJT'nin "uzak durmasını" o kadar güçlü değildir. Bunun yerine, onları kalıpta kısaltıyorsunuz.

Bu yüzden MOSFET'ler simetrik değildir. Bazı tasarımlar aksi takdirde simetrik olabilir, ancak bir MOSFET gibi güvenilir bir şekilde hareket eden bir MOSFET yapmak için, bu N bölgelerden birini vücuda kısaltmanız gerekir. Hangisini yaparsanız yapın, şimdi kaynak ve kısa devre yapmadığınız diyot "vücut diyodu" dur.

Bu gerçekten ayrık transistörlere özgü bir şey değil. 4 terminalli bir MOSFET'iniz varsa, gövdenin her zaman en düşük voltajda (veya P-kanallı cihazlar için en yüksek) olduğundan emin olmanız gerekir. IC'lerde, vücut tüm IC'nin substratıdır ve genellikle toprağa bağlıdır. Vücut kaynağından daha düşük bir voltajda ise, vücut etkisini dikkate almalısınız. Toprağa bağlı olmayan bir kaynağın (aşağıdaki NAND geçidi gibi) bulunduğu bir CMOS devresine bakarsanız, bu gerçekten önemli değildir, çünkü B yüksekse, en düşük transistör açıktır ve yukarıda kaynağı aslında toprağa bağlı. Veya, B düşüktür ve çıkış yüksektir ve alt iki transistörde akım yoktur.

Toplanan: MOSFET: Tahliye ve kaynak neden farklı?

FYI: Bunun burada olması gerektiğini düşündüğüm bu detay cevabından çok memnunum. Phil Frost'a teşekkürler

Kaynak ve tahliye her zaman eşit değildir, bu özellikle ayrı cihazlar için geçerlidir, ancak kaynak ve tahliye için farklı bir yapıya sahip bir dizi entegre transistör de vardır.

Entegre transistörler genellikle simetriktir, drenaj ve kaynak birbirinin yerine kullanılabilir. "Kaynak" terminalindeki ok, transistörün tipini (NMOS veya PMOS) belirtmek için kullanılır ve bazen kaynağa atıfta bulunan altta yatan transistör modellerine uygun şekilde eşlemek için kullanılır. Tabii ki terminaller drenaj ve kaynak değişimi ile kullanılabilir ve transistör modeli tersine çevrilir.

Son olarak, transistörlerin simetrik olduğu gerçeğini açıklayacak kaynak ok olmayan bazı tasarım kitleri vardır.