У НМОС струм тече від джерела до стоку чи навпаки?


23

У НМОС струм тече від джерела до стоку чи навпаки?

Ця сторінка Вікіпедії мене бентежить: http://en.wikipedia.org/wiki/MOSFET

Образ, який мене бентежить

Наведене вище зображення бентежить мене. Для N-каналу він показує полярність діода, що йде у напрямку до джерела, а в інших - від джерела.

Мені цікаво, який термінал слід підключити до джерела живлення (тобто позитивний клем акумулятора), а який слід підключити до споживача живлення (тобто електродвигуна).

Відповіді:


15

Звичайний струм протікає від стоку до джерела в N-каналі MOSFET.
Стрілка показує напрямок діода тіла в MOSFET з парситовим діодом між джерелом і стоком через підкладку. Цей діод відсутній у кремнію на сафірі.

2а - така різна топологія JFet.

2d - MOSFET без діода тіла. Я '

\ 2e - режим виснаження FET - він увімкнено без напруги на затворі і приймає негативну напругу, щоб вимкнути FET. Отже, діод має іншу полярність, інакше діод тіла буде проводити всякий раз, коли буде напруга на воротах.


Зазвичай ви використовуєте 2d (ще краще, без стрілки, оскільки джерело / злив визначається напругою, а не апріорі) в цифрових схемах. Фактично основна частина, як правило, з'єднана з рейкою (VCC або GND, залежно від полярності MOSFET). Але так, існують "MOSFETs" без діода: приклад - тонкоплівкові транзистори (органічні чи неорганічні).
наступний хак

@ next-hack (2) Так. Також ізолюючі пристрої для підкладки, такі як кремній на Saphire. (1) Мені не подобається символ без стрілок. Ваш коментар "... визначається напругою ..." дещо неоднозначний (не помилковий сам по собі - тут просто невизначений сенс.) Даний фізичний пристрій - це завжди канал P або N і джерело та особистість трьох термінал не змінюється. Канал покращений у 2 квадрантах на Vgs, тому, наприклад, струм потоку N каналу може бути від D до S або від S до D, але Vgs завжди повинен бути позитивним для включення пристрою. Я знаю, що ви це знаєте, але я читаю ваш коментар, як напрошується інше.
Рассел Макмахон

Так, вибачте, я мав на увазі планові MOSFET в ІМС, де вони симетричні, і вони намальовані як 3-х кінцевих пристроїв, оскільки підкладка підключена до VDD (pMOSFETs) або GND (nMOSFET).
наступний хак

41

Коли в MOSFET існує канал, струм може протікати від стоку до джерела або від джерела до стоку - це функція того, як пристрій підключено в ланцюзі. Канал провідності не має внутрішньої полярності - у цьому відношенні він як резистор.

Однак внутрішній діод тіла всередині MOSFET знаходиться паралельно каналу провідності. Коли канал провідності присутній, діод перемикається і струм протікає по шляху найменшого опору (канал). Коли канал вимкнений, діод знаходиться в ланцюзі і буде або проводити, або блокувати залежно від полярності струму джерела стоку.

Як показує ваше зображення, існують як пристрої N-каналів, так і P-каналів, а також пристрої в режимі покращення та режимі виснаження. У всіх цих випадках струм може перетікати від джерела до стоку, а також від стоку до джерела - це лише питання про те, як пристрій підключено в ланцюзі.

На вашому малюнку не відображається внутрішній діод у пристроях - стрілка в бік або від воріт є вказівкою типу каналу (точки N-каналу у напрямку до воріт, точки P-каналу від воріт).

МОСФЕТ посилення n-каналів

Цей символ показує вам притаманний діод між зливом та джерелом.

Пристрої для покращення N-каналів потребують напруги на затворі вище, ніж джерело, щоб створити канал провідності. (Пристрої удосконалення не мають каналу автоматично, і для його створення потрібна напруга на затворі - тому що це N-канал .)Vгате>Vсоуrcе

Пристрої для покращення P-каналів потребують напруги на затворі нижче джерела, щоб створити канал провідності. (Пристрої удосконалення не мають каналу автоматично, і для його створення потрібна напруга на затворі - тому що це P-канал щоб це відбулося.)Vгате<Vсоуrcе

Пристрої delpetion N-канальні мають канал за замовчуванням, і потрібна напруга на воротах нижче , ніж джерело для того , щоб включити канал вимкнений . Канал можна до певної міри розширити, збільшуючи напругу між воротами та джерелами вище 0.

Пристрої з виснаженням P-каналів також мають канал за замовчуванням, і для вимкнення каналу потрібна напруга на затворі вище, ніж джерело . Канал може бути певним чином розширений за рахунок зменшення напруги між воротами та джерелами нижче 0.


7
Я б хотів, щоб стаття Вікіпедії була такою зрозумілою.
Timmmm

1
Чудова відповідь, дякую. Я думаю, що відповідь піде на користь, якщо ви також поясните, для чого діод. Якщо, звичайно, існує просте пояснення.
Фіолетова жирафа

2
@VioletGiraffe Насправді це ні для чого. Це лише наслідок фізичної побудови деталі. Деякі кмітливі конструкції використовують його, а деякі виробники також уточнюють його ефективність.
Адам Лоуренс

5

Я не приймав жодних напівпровідникових класів, але якщо вас цікавить відповідь, обмежена роботою на рівні схеми, швидка відповідь:

з NMOS , струм потоку від стоку до джерела (стрілка вказує від пристрою на джерелі) з PMOS , струм тече від джерела до стоку (стрілка вказує на пристрій біля джерела)

На схемі вище слова P-канал відносяться до типу каналу, який утворюється під Воротами. P означає, що канал утворюється на напівпровіднику типу P, тоді як N означає напівпровідник типу N.

Стосовно плутанини. ти маєш рацію, це заплутано. Те, що ви бачите, відоме як термінал, прив'язаний до джерела. У деяких програмах це корисно (див. Нижче докладніше). Ігноруйте це на даний момент.

Як правило, при вивченні схеми аналогової схеми звичайно бачити стрілки на вихідному терміналі транзистора.

При дослідженні цифрових транзисторних схем (на відміну від рівнів воріт, тобто воріт І, АБО, XOR), як правило, стрілок немає. Відмітний аспект полягає в тому, що PMOS матиме трохи бульбашок на терміналі Gate, тоді як NMOS не матиме жодного міхура. Будьте впевнені, вони насправді є тими ж транзисторами (як PMOS, так і NMOS) як в аналогових, так і в цифрових програмах. Але спосіб їх експлуатації дуже різний.

Факт розваги для початківця Транзистор - це чотиритермінальний пристрій: ворота, злив, джерело та корпус. Як вступ до мікроелектроніки, звичайно ігнорувати термінал тіла всередині, але лише допомагати ознайомити вас з основними рівняннями. Однак є напівпровідникове явище, відоме як ефект тіла, який вводить додатковий рівень складності в ручні обчислення щодо обчислення спокійної робочої точки транзистора (спокійна робоча точка - це важливе слово, з яким ви зіткнетеся, це просто фантазія слово, яке означає IV або робочу точку напруги відповідного транзистора.)

Моделювання транзистора є дуже складним завданням і саме по собі є електротехнікою або прикладною фізичною дисципліною. Будь-який вступний підручник з мікроелектроніки, як правило, починає главу, де згадуються pn-переходи (тип напівпровідникового легованого кремнію).

Якщо ви дійсно зацікавлені і маєте базове розуміння квадратичних рівнянь та алгебри, ви можете ознайомитись із чудовим вступним підручником, написаним Бехзадом Разаві . Я б хотів, щоб у мене була ця книга, коли я брав мікроелектроніку в університеті. Однак він передбачає розуміння основних схем (тобто резисторів, конденсаторів та індукторів.)


2
Щоб зрозуміти, як моделювати FET з максимальною точністю, може знадобитися університетський курс або його аналог. Але розуміння основної моделі та її використання в схемі - це те, що більшість любителів повинні вміти робити.
The Photon

4

Так, струм може перетікати від стоку до джерела і навпаки. Щоб ще більше спростити це, я хотів би трохи додати лише те, що згадував @Adam Lawrence.

Я впевнений, що вам знайомий переріз транзистора CMOS. Ви можете бачити, що поперечний переріз Мосфета ВИНАГО від центральної вертикальної лінії. Отже, залежно від того, який із двох клем на сторонах nmos) термінал має більш високу напругу, ніж інший термінал, той стає вашим стоком (для NMOS), а інший термінал із меншою напругою стає джерелом (для nmos). Для pmos слід зворотний хід.

Тим не менш, будьте обережні, купуючи / маючи справу з дискретними 3-контактними мосфетами (тобто SiHG47N60EF ), де внутрішня маса вже підключена до джерела (для nmos) або до каналізації (для pmos) внутрішньо. Це робить шпильки mosfet попередньо визначеними, як зазначено в аркуші. У цьому випадку вищезазначене все-таки вірно, що термінал вищої напруги - це злив, а нижчий клем напруги - джерело nmos. Однак якщо ви застосуєте більш високу напругу до попередньо визначеного джерела, як зазначено в таблиці, порогові напруги не будуть такими ж, як зазначено в таблиці. І ваш транзистор не поводитиметься так само, як те, що вказано в таблиці.

введіть тут опис зображення


1
Але ця комутація, що базується на напрузі, не працюватиме в більшості фактичних транзисторів, оскільки вони діодні, правда?
PitaJ

1
Так вони є. Ці діодичні мембрани називають діодом зворотного корпусу, який має дещо іншу структуру від вищевказаного, і ви маєте рацію, вони не спрацюють, якщо ви поміняєте стокові та вихідні штифти. На малюнку вище зображений MOSFET, який зазвичай посилається на інтегрованому чіпі, тобто VLSI-дизайні.
dr3patel

На малюнку показаний вид MOSFET, який використовується в інтегральних схемах, оскільки він дозволяє вихідні та зливні з'єднання кожного транзистора бути відокремленими, за рахунок підключення кожної підкладки транзистора та більш значні витрати, що вимагають, щоб усі джерела, ворота та зливні з'єднання повинні бути виконані на одній стороні штампу.
supercat
Використовуючи наш веб-сайт, ви визнаєте, що прочитали та зрозуміли наші Політику щодо файлів cookie та Політику конфіденційності.
Licensed under cc by-sa 3.0 with attribution required.