MOS管导通电流能否反着流 MOS管体二极管能过多大的电流
今天来说 两个问题：
1、mos管导通电流能否反着流？d到s，s到d方向随意？2、mos管体二极管能过多大的电流？
为啥会有这两个问题？
我们在最开始学习mos管的时候，应该都是从nmos开始的，电流的方向都是从d到s的。
而实际应用电路，nmos会有电流从s到d的情况，比如下面这个nmos管防电源反接电路（仅仅是个示意图，实际电路需要多考虑一些因素）。
原理我还是先大致说下。
1、在电源正常接入的时候
电源正极vcc经过后级负载电路接到体二极管，那么体二极管就会导通，于是此时s极的电压就约为0.7v左右（体二极管导通电压）。
同时栅极g极接的是vcc，所以vgs=vcc-0.7v》vgsth，nmos管会导通。nmos管导通之后，导通压降基本为0，那么vgs=vcc，mos管维持导通状态。
这样整体电源通路就是通的，电源给后级负载供上了电，后级电路正常工作。
这里有一点需要特别注意，就是此时mos管的电流是s到d的，与往常我们经常见的d到s是反的。
2、在电源接反的时候（电源和地接反了）
栅极g接电源负极，也就是0v，s极经过负载接到了电源负极，也就是0v，所以vgs=0v，mos管也不导通。
与此同时， d极为vcc，s极为0v，体二极管反向偏置，也不导通，所以无法通过nmos管流过电流。
对于负载来说，就是电源断开了。
接反的电源不会怼到后面的负载上面，所以后级电路就不会烧了，我们只要把前面的电源正负极接对，那么后级电路又能正常工作了，如此，便实现了防反接的功能。
需要说一点，这里的防反接并不是说电源接反了，后级电路也还能工作。而是电源接反了，后级电路不会冒烟烧坏了。
我以前乍一看到这个电路的时候，其实是心里打鼓的
这个mos管导通时，电流能反着流？d到s，s到d无所谓吗？
除了这个电流的方向问题，还有就是mos管的体二极管问题，这个二极管能过多大的电流？
如果不了解，会认为这个二极管能流过的电流非常小，因为它还有一个名称叫“寄生二极管”，很容易被它骗。
寄生二字，会很容易让人联想到寄生电感，寄生电容，而这两个东西一般都是很小的，所以很容易误认为这个寄生二极管也很弱，过不了比较大的电流。
问题解答
这两个问题，其实用一个电路就能解答了，就是下面这个buck电路。
应该都知道上面这是个buck电路吧，下管是nmos管，在上管断开，下管导通的时候，电感的电流来源于下管。
也就是说，下管nmos的电流方向是从s到d的，也就是反着流，并且这个电流可以是很大的，因为电感的电流是可以比较大的，跟负载有关。
除此之外，从之前的文章《buck的振铃实验与分析》里面我们也知道，buck在开关切换的时候，会存在死区时间（上管和下管都不导通的时候）。而电感的电流是不能断的，死区时间电感的电流就是走的下管的体二极管。
又因为电感的电流取决于负载电流，是可以到几安培的，所以说下管的体二极管的电流也是可以很大的。
那mos管的体二极管电流最大能到多少呢？选型的时候需要考虑吗？
很多mos管是不标注这个参数的，但是也有一些厂家标注了，比如这个nmos管si9804
从上面手册看到，可以通过的持续电流是2.1a。
这个是怎么来的呢？
这个我觉得可能是根据功耗限制来的。
如果通过的电流时间很短，那么可以通过更大一点的电流，如果时间比较长，那么流过的电流就不能太大。
从上图可以看到，环境温度25℃的最大功耗是2.5w。这么看的话，前面说的持续电流是2.1a，应该也是根据功耗限制来的。
根据常规硅二极管，通过2.1a电流时，导通压降大概是1v左右，那么功耗就是p=2.1a*1v=2.1w，跟2.5w也差不太多。
当然，以上只是我的猜测而已，并没有找到什么比较官方的说法。
一个更详细的手册
写到这里，我又找到一个更为详细的mos管手册，英飞凌的nmos管bsc059n04ls6，里面有详细介绍体二极管的过流能力，包括持续和瞬间的电流。
这个手册让我确信了上面的猜测。
下面是bsc059n04ls6手册里面的体二极管的参数
从上表直接可以看到，体二极管的持续电流是可以到38a，脉冲电流是可以到236a的，同时，也可以看到，二极管最大导通电压是1v。
可能会有些诧异，这个二极管持续电流能到38a这么大？
实际应用自然是到不了，我们需要注意上面是有个条件，那就是tc=25℃的，c是case，也就是外壳保持25℃情况下的。
我们实际应用中，如果不加特别的散热措施，肯定是没法保证这个mos外壳是这个温度，自然也就不能持续通过38a的电流。
不过这也无关紧要，我们仅仅是看这个参数的意义，想知道它是怎么来的。
我们再看看手册里面的功耗限制
可以看到，在tc=25℃时，功耗限制是38w，前面知道导通电压是1v，电流限制是38a，正好功耗限制等于电压乘以电流，这也太巧了。
所以，体二极管能通过的电流就是根据功耗限制来的没跑了。
同时，我们看到，在ta=25℃，功耗限制是3w，这个ta就是环境温度了，这个与实际使用情况应该是更为接近的（不使用特别散热措施）。
如果用这个值计算，那么体二极管能持续通过的电流也就是3w/1v=3a左右，当然，这个是我的推测，手册里面没写。
到这里，至少我们应该知道了，体二极管还是能过比较大的电流的。
当然，还有一个问题，上面说的是持续的电流，必然还有瞬间电流的问题，瞬间电流能过多大呢？
这个问题反而更为重要一点，因为正常使用中，我们不会给mos管的体二极管通过持续时间比较长的电流。如果有这个需要，我们直接让mos管导通不就好了吗，功耗还能更低。
前面举例的buck中，体二极管也只是在死区时间才会有电流通过，这个时间是相当短暂的。
所以这个瞬间能过多大的电流反而更值得看一看。
我们还是看bsc059n04ls6的手册，因为它都直接标出来了。
这个管子导通电流可以到59a，在10us时间内能通过的电流是236a，而体二极管也是236a，二者是相同的，而且都很大，也就是说体二极管的瞬间电流根本就不会成为使用的瓶颈。
也许这就是为什么我们很少去关注mos管的体二极管的电流，只看mos管导通电流够不够大。
以上内容小结一下：
1、mos导通后电流方向其实可以双向流动，可以从d到s，也可以从s到d。2、mos管体二极管的持续电流可以根据mos管的功耗限制来计算，3、mos管体二极管瞬间可以通过的电流，等于nmos管导通后瞬间可以通过的电流，一般不会是瓶颈
本来写到这里，文章也已经可以结束了，不过我还是想着能不能从mos管的原理上看出上面的内容。
以下是我的一些理解，供参考。
nmos管的结构
我们看一下nmos管的结构。
以nmos为例，s和d都是掺杂浓度比较高的n型半导体，衬底为p型半导体，并且衬底和s极是接到一起的。
在vgs电压大于门限电压vth时，也就是栅极相对衬底带正电，它会将p型衬底中的少子（电子）吸引到p型衬底上面，形成反型层，也就是导电沟道。
这时，我们会看到，s和d本身是n型半导体，有很多自由电子，s和d之间也有很多电子，也可以导电。
也就是说，s和d之间，是连通的，到处都有自由电子，可以移动。
因此，我们给s和d之间加上电压，就会形成电流，而且是不管电压的方向如何，只要有电压，就能形成电流，二者没有什么差别。
也就说，电流可以双向流动，可以从d到s，也可以从s到d。
我们接着看体二极管的过流能力
p和n型半导体放到一起，总会形成pn结，也就是二极管。s和d之间体二极管实际是漏极d与衬底形成的，因为s和衬底是接到一起的，那么也就是d和s之间有个体二极管了。
mos管导通，原理就是因为栅极吸引了p型衬底里面的少子（电子），形成了导电沟道，这个沟道想想也应该比较窄，但是它已经能够支撑起id的电流了（mos管导通时电流，每个nmos都有这个参数）。
那么作为体积大，面积也大的衬底，它与漏极形成的pn结，自然流过的电流达到id没啥问题（不考虑温度的话）。
不过因为形成的沟道阻值很低，不怎么发热，而pn结总有个导通压降，流过电流会发热，这是个大劣势，所以体二极管受制于这个发热的问题。
所以最终的结果就是，我们会看到体二极管流过的持续电流受制于mos管的功耗。
以上关于原理的说法，看着是自洽的，纯属个人看法，如有问题，欢迎在留言区指正。
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而实际应用电路，nmos会有电流从s到d的情况，比如下面这个nmos管防电源反接电路（仅仅是个示意图，实际电路需要多考虑一些因素）。
原理我还是先大致说下。
1、在电源正常接入的时候
电源正极vcc经过后级负载电路接到体二极管，那么体二极管就会导通，于是此时s极的电压就约为0.7v左右（体二极管导通电压）。
同时栅极g极接的是vcc，所以vgs=vcc-0.7v》vgsth，nmos管会导通。nmos管导通之后，导通压降基本为0，那么vgs=vcc，mos管维持导通状态。
这样整体电源通路就是通的，电源给后级负载供上了电，后级电路正常工作。
这里有一点需要特别注意，就是此时mos管的电流是s到d的，与往常我们经常见的d到s是反的。
2、在电源接反的时候（电源和地接反了）
栅极g接电源负极，也就是0v，s极经过负载接到了电源负极，也就是0v，所以vgs=0v，mos管也不导通。
与此同时， d极为vcc，s极为0v，体二极管反向偏置，也不导通，所以无法通过nmos管流过电流。
对于负载来说，就是电源断开了。
接反的电源不会怼到后面的负载上面，所以后级电路就不会烧了，我们只要把前面的电源正负极接对，那么后级电路又能正常工作了，如此，便实现了防反接的功能。
需要说一点，这里的防反接并不是说电源接反了，后级电路也还能工作。而是电源接反了，后级电路不会冒烟烧坏了。
我以前乍一看到这个电路的时候，其实是心里打鼓的
这个mos管导通时，电流能反着流？d到s，s到d无所谓吗？
除了这个电流的方向问题，还有就是mos管的体二极管问题，这个二极管能过多大的电流？
如果不了解，会认为这个二极管能流过的电流非常小，因为它还有一个名称叫“寄生二极管”，很容易被它骗。
寄生二字，会很容易让人联想到寄生电感，寄生电容，而这两个东西一般都是很小的，所以很容易误认为这个寄生二极管也很弱，过不了比较大的电流。
问题解答
这两个问题，其实用一个电路就能解答了，就是下面这个buck电路。
应该都知道上面这是个buck电路吧，下管是nmos管，在上管断开，下管导通的时候，电感的电流来源于下管。
也就是说，下管nmos的电流方向是从s到d的，也就是反着流，并且这个电流可以是很大的，因为电感的电流是可以比较大的，跟负载有关。
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根据常规硅二极管，通过2.1a电流时，导通压降大概是1v左右，那么功耗就是p=2.1a*1v=2.1w，跟2.5w也差不太多。
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这个手册让我确信了上面的猜测。
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可能会有些诧异，这个二极管持续电流能到38a这么大？
实际应用自然是到不了，我们需要注意上面是有个条件，那就是tc=25℃的，c是case，也就是外壳保持25℃情况下的。
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不过这也无关紧要，我们仅仅是看这个参数的意义，想知道它是怎么来的。
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可以看到，在tc=25℃时，功耗限制是38w，前面知道导通电压是1v，电流限制是38a，正好功耗限制等于电压乘以电流，这也太巧了。
所以，体二极管能通过的电流就是根据功耗限制来的没跑了。
同时，我们看到，在ta=25℃，功耗限制是3w，这个ta就是环境温度了，这个与实际使用情况应该是更为接近的（不使用特别散热措施）。
如果用这个值计算，那么体二极管能持续通过的电流也就是3w/1v=3a左右，当然，这个是我的推测，手册里面没写。
到这里，至少我们应该知道了，体二极管还是能过比较大的电流的。
当然，还有一个问题，上面说的是持续的电流，必然还有瞬间电流的问题，瞬间电流能过多大呢？
这个问题反而更为重要一点，因为正常使用中，我们不会给mos管的体二极管通过持续时间比较长的电流。如果有这个需要，我们直接让mos管导通不就好了吗，功耗还能更低。
前面举例的buck中，体二极管也只是在死区时间才会有电流通过，这个时间是相当短暂的。
所以这个瞬间能过多大的电流反而更值得看一看。
我们还是看bsc059n04ls6的手册，因为它都直接标出来了。
这个管子导通电流可以到59a，在10us时间内能通过的电流是236a，而体二极管也是236a，二者是相同的，而且都很大，也就是说体二极管的瞬间电流根本就不会成为使用的瓶颈。
也许这就是为什么我们很少去关注mos管的体二极管的电流，只看mos管导通电流够不够大。
以上内容小结一下：
1、mos导通后电流方向其实可以双向流动，可以从d到s，也可以从s到d。2、mos管体二极管的持续电流可以根据mos管的功耗限制来计算，3、mos管体二极管瞬间可以通过的电流，等于nmos管导通后瞬间可以通过的电流，一般不会是瓶颈
本来写到这里，文章也已经可以结束了，不过我还是想着能不能从mos管的原理上看出上面的内容。
以下是我的一些理解，供参考。
nmos管的结构
我们看一下nmos管的结构。
以nmos为例，s和d都是掺杂浓度比较高的n型半导体，衬底为p型半导体，并且衬底和s极是接到一起的。
在vgs电压大于门限电压vth时，也就是栅极相对衬底带正电，它会将p型衬底中的少子（电子）吸引到p型衬底上面，形成反型层，也就是导电沟道。
这时，我们会看到，s和d本身是n型半导体，有很多自由电子，s和d之间也有很多电子，也可以导电。
也就是说，s和d之间，是连通的，到处都有自由电子，可以移动。
因此，我们给s和d之间加上电压，就会形成电流，而且是不管电压的方向如何，只要有电压，就能形成电流，二者没有什么差别。
也就说，电流可以双向流动，可以从d到s，也可以从s到d。
我们接着看体二极管的过流能力
p和n型半导体放到一起，总会形成pn结，也就是二极管。s和d之间体二极管实际是漏极d与衬底形成的，因为s和衬底是接到一起的，那么也就是d和s之间有个体二极管了。
mos管导通，原理就是因为栅极吸引了p型衬底里面的少子（电子），形成了导电沟道，这个沟道想想也应该比较窄，但是它已经能够支撑起id的电流了（mos管导通时电流，每个nmos都有这个参数）。
那么作为体积大，面积也大的衬底，它与漏极形成的pn结，自然流过的电流达到id没啥问题（不考虑温度的话）。
不过因为形成的沟道阻值很低，不怎么发热，而pn结总有个导通压降，流过电流会发热，这是个大劣势，所以体二极管受制于这个发热的问题。
所以最终的结果就是，我们会看到体二极管流过的持续电流受制于mos管的功耗。
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