Чому джерело MOSFET вказано стрілкою?

Я знаю, що базовий MOSFET містить джерело та стік, і це - NMOS або PMOS; це вказується стрілкою у джерела. Але давайте подивимось на виготовлений NMOS.

Тут ми можемо легко побачити, що або штир є джерелом, або злив повністю залежить від з'єднання. Без з'єднань цей пристрій симетричний. Але подивіться на звичайні символи MOSFET. всі ці символи, що позначають штифт як джерело, а інший - як стік. Чому так ? Чому ці символи не симетричні як пристрій?

Коли я працюю над каденцією, у всіх символах схеми є такі типи символів, де позначені джерела. Але коли вони будуть використані для виготовлення, джерело та злив визначатимуться з'єднанням, а не символом.

IC MOSFET - це не те саме, що їх окремі аналоги

Ви маєте рацію в тому, що бічно розсіяні чотиритермінальні MOSFET (такі як ті, які складають CMOS IC) - це симетричні пристрої - субстрат або колодязь підключені окремо до найнижчого або найвищого (залежно від того, який тип FET у вас є) потенціалу в ланцюга, в той час як джерело можна підняти вгору / опустити нижче потенціалу підкладки / свердловини.

Однак 99% дискретних MOSFET, виготовлених протягом історії, і 100% дискретних MOSFET в поточному виробництві використовують іншу структуру - замість того, щоб джерело і стік були сторони, сток знаходиться на дні, а джерело - зверху, із воротами, врізаними у БНТ. Це називається вертикальним MOSFET і зображено внизу в його сучасному вигляді (тобто структура траншеї MOS - ранні вертикальні MOSFET використовували V-паз для воріт замість траншеї). Ці структури за своєю суттю несиметричні, а також піддаються підключенню підкладки до джерела, утворюючи таким чином діод тіла, який є напрочуд корисною частиною силового пристрою MOS.

Стрілка не вказує напрям потоку потоку, вона вказує на PN-стик між тілом і каналом.

Якщо ви використовуєте 4-кінцевий символ, він насправді часто симетричний:

У дизайні ІС набори дизайну повинні дати вам можливість використовувати ці символи або щось подібне до них, оскільки тіло, як правило, буде прив'язане до найнижчого або найвищого потенціалу у всьому ІС (можливо, з ще більшою гнучкістю для пристроїв PMOS в n- добре обробляти), не обов'язково до того ж терміналу, що і джерело.

У дискретному дизайні, як правило, ви обмежуєтесь підключенням корпусу до того ж терміналу, що і джерело.

Будь-який PN-з'єднання є діодом (серед інших способів виготовлення діодів). MOSFET має два з них, тут:

Цей великий фрагмент кремнію, легованого Р, - це тіло або підкладка. Враховуючи ці діоди, можна помітити, що досить важливо, щоб тіло завжди було нижче напруги, ніж джерело або сток. В іншому випадку ви пересуваєте діоди вперед, і це, мабуть, не те, чого ви хотіли.

Але чекай, стає гірше! BJT - це тришаровий сендвіч з матеріалів NPN, правда? MOSFET також містить BJT:

Якщо струм зливу високий, то напруга по каналу між джерелом і зливом також може бути високим, оскільки RDS (увімкнено) RDS (увімкнено) не дорівнює нулю. Якщо він достатньо високий, щоб пересунути діод джерела тіла, у вас більше немає MOSFET: у вас є BJT. Це теж не те, чого ти хотів.

У CMOS-пристроях стає ще гірше. У CMOS у вас є структури PNPN, які роблять паразитичний тиристор. Це те, що викликає фіксацію.

Рішення: коротке тіло до джерела. Це укорочує базовий випромінювач паразитичного BJT, міцно утримуючи його. В ідеалі ви цього не робите через зовнішні відводи, тому що тоді "короткі" матимуть також високу паразитарну індуктивність та опір, завдяки чому "стримування" паразитичного BJT буде не таким сильним. Замість цього, ви короткий їх прямо на штампі.

Ось чому MOSFET не симетричні. Можливо, деякі конструкції в іншому випадку є симетричними, але щоб зробити MOSFET, який веде себе надійно, як MOSFET, вам доведеться зафіксувати одну з цих N областей до тіла. Незалежно від того, хто з них ви зробите, це тепер джерело, а діод, якого ви не пропустили, - це «діод тіла».

Це не щось специфічне для дискретних транзисторів. Якщо у вас є 4-кінцевий MOSFET, вам потрібно переконатися, що корпус завжди знаходиться на найнижчій напрузі (або найвищій для пристроїв P-каналів). У ІС тіло є субстратом для всього ІС, і зазвичай він з'єднаний із землею. Якщо тіло знаходиться на меншій напрузі, ніж джерело, то ви повинні врахувати ефект тіла. Якщо ви подивитеся на ланцюг CMOS, де є джерело, не підключене до землі (наприклад, ворота NAND внизу), це насправді не має значення, тому що якщо B високий, увімкнено нижній транзистор, а той над ним фактично є джерело, підключене до землі. Або B низький, а вихід високий, і в нижніх двох транзисторах немає струму.

Зібрано з: MOSFET: Чому стік та джерело відрізняються?

FYI: Я занадто задоволений цією детальною відповіддю, що вважав, що це повинно бути тут. Завдяки Філу Морозу

Джерело та злив не завжди рівні, це стосується, зокрема, дискретних пристроїв, але є також ряд інтегрованих транзисторів з різною структурою для джерела та зливу.

Вбудовані транзистори дуже часто симетричні, злив і джерело можуть використовуватися взаємозамінно. Стрілка на терміналі "джерело" використовується для позначення типу транзистора (NMOS або PMOS) і використовується для правильного відображення його на базових моделях транзисторів, на які іноді посилається джерело. Звичайно, клеми можна використовувати із обміном стоку та джерела, а модель транзистора перевернена.

Нарешті, є кілька наборів дизайну, де немає стрілки джерела, яка б враховувала той факт, що транзистори симетричні.