體二極管
1. 體二極管也可能是穩(wěn)壓管。
2. 體二極管的續(xù)流能力與MOS本身過流能力相當,作為開關(guān)時,不需要額外的續(xù)流二極管。
MOS管防反接
常常使用二極管串接在電源輸入用作防反接,正常電源供電電路中影響不大,不過當需要較準確的供電電壓時就不行。
例如芯片Debug接口,如果外部供電3.3V,減去0.3-0.4的鍺管壓降,在某些時候(調(diào)試線較長或者線阻過大)實際輸入會更小,最終導(dǎo)致Debug故障、程序燒錄故障。
所以需要一個既能防反接又能無壓降的方案,可知獨立封裝的MOS管中存在所謂“體二極管”,這決定了MOS管存在某些單向特性,MOS管用作防反接正是利用了這種特性。
原理說明:
接法圖示:
MOS管能夠?qū)崿F(xiàn)防反接的原因(PMOS為例):
1. D接供電正,S接供電負,電路通電瞬間MOS管是關(guān)閉狀態(tài),但是由于體二極管的存在,D->S是有電流通過的,很快S電位升高,MOS管GS產(chǎn)生了負電壓,進而MOS管導(dǎo)通,導(dǎo)通壓降 Vds = 導(dǎo)通內(nèi)阻 * 電流,一般遠小于二極管壓降。
2. D接供電負,S接供電正,由于體二極管反向串接,所以源極電壓不變,MOS一直處于關(guān)斷狀態(tài)。
3. MOS管是絕緣柵增強型場效應(yīng)管,導(dǎo)電溝道形成后,D、S極電流方向完全取決于外加電場方向,所以導(dǎo)通后不限制電流方向。為什么常見MOS的高端或低端驅(qū)動電路的接法與此處不同,那因為只有體二極管反向接入電路才能實現(xiàn)關(guān)斷,即MOS做開關(guān)是有方向的,并非是電流有規(guī)定方向。
另外,晶體管的C、B極對導(dǎo)通電流方向有要求,原因在于工藝上只有發(fā)射極才能提供大量多子同時只有集電結(jié)才能收集它們。晶體管的反向電流只是本征半導(dǎo)體激發(fā)的少子形成的“穿透電流”,是非常小的。
注意到MOS管用作防反接時,G極總是固定電位,如果利用這個可控的電極是否可以做點別的?當然可以。
延伸應(yīng)用:電源選擇或電源隔離
例如電池供電與外接適配器供電的切換
1. 只有電池,電池供電
2. 電池和適配器同時存在,只使用適配器供電,隔離兩個電源
3. 只有適配器,適配器單獨供電
上圖 一個LED作為負載。
兩者同時供電時,控制信號是由適配器端取電,適配器存在就輸出高電壓關(guān)斷PMOS,電池供電被切斷(電池電壓與適配器輸入電壓相同,體二極管不導(dǎo)通),達到電池與外部供電隔離的效果;
當沒有適配器時,控制信號為0電位,此時MOS管導(dǎo)通,電池單獨供電;
只有適配器時也不影響適配器單獨供電。
此處,控制信號不能直連(或者分壓)適配器電壓,因為即使極短的浪涌也會燒掉MOS管。
注:柵源連接的圖示畫錯了,圖示中的箭頭應(yīng)該指向源極(適配器)。
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