MOS管寄生二极管的作用和方向判断

寄生二极管,二极管方向判断
二极管，（英语：diode），电子元件当中，一种具有两个电极的装置，只允许电流由单一方向流过，许多的使用是应用其整流的功能。而变容二极管（varicap diode）则用来当作电子式的可调电容器。大部分二极管所具备的电流方向性我们通常称之为“整流（rectifying）”功能。二极管最普遍的功能就是只允许电流由单一方向通过（称为顺向偏压），反向时阻断（称为逆向偏压）。因此，二极管可以想成电子版的逆止阀。
寄生二极管的由来
是由生产工艺造成的，大功率mos管漏极从硅片底部引出，就会有这个寄生二极管。小功率mos管例如集成芯片中的mos管是平面结构，漏极引出方向是从硅片的上面也就是与源极等同一方向，没有这个二极管。模拟电路书里讲得就是小功率mos管的结构，所以没有这个二极管。但d极和衬底之间都存在寄生二极管，如果是单个晶体管，衬底当然接s极，因此自然在ds之间有二极管。如果在ic里面，n—mos衬底接最低的电压，p—mos衬底接最高电压，不一定和s极相连，所以ds之间不一定有寄生二极管。
寄生二极管的作用
当电路中产生很大的瞬间反向电流时，可以通过这个二极管导出来，不至于击穿这个mos管。（起到保护mos管的作用）
沟槽trench型n沟道增强型功率mosfet的结构如下图所示，在n-epi外延层上扩散形成p基区，然后通过刻蚀技术形成深度超过p基区的沟槽，在沟槽壁上热氧化生成栅氧化层，再用多晶硅填充沟槽，利用自对准工艺形成n+源区，背面的n+substrate为漏区，在栅极加上一定正电压后，沟槽壁侧的p基区反型，形成垂直沟道。
由下图中的结构可以看到，p基区和n-epi形成了一个pn结，即mosfet的寄生体二极管。
mosfet剖面结构
mos管寄生二极管的方向判断
mos管开关电路学习过模拟电路的人都知道三极管是流控流器件，也就是由基极电流控制集电极与发射极之间的电流；而mos管是压控流器件，也就是由栅极上所加的电压控制漏极与源极之间电流。mosfet管是fet的一种，可以被制造为增强型或者耗尽型，p沟道或n沟道共四种类型，但实际应用的只有增强型的n沟道mos管和增强型的p沟道mos管。实际应用中，nmos居多。
上图左边是n沟道的mos管，右边是p沟道的mos管寄生二极管的方向如何判断呢？它的判断规则就是对于n沟道，由s极指向d极；对于p沟道，由d极指向s极。
如何分辨三个极？d极单独位于一边，而g极是第4pin。剩下的3个脚则是s极。它们的位置是相对固定的，记住这一点很有用。请注意：不论nmos管还是pmos管，上述pin脚的确定方法都是一样的。
mos管导通特性导通的意思是作为开关，相当于开关闭合。nmos的特性：vgs大于某一值管子就会导通，适合用于源极接地时的情况（低端驱动），只要栅极电压达到4v就可以了。pmos的特性：vgs小于某一值管子就会导通，适合用于源极接vcc时的情况（高端驱动）。
下图是mos管开关电路，输入电压是ui，输出电压是uo。当ui较小时，mos管是截止的， uo＝uoh＝vdd；当ui较大时，mos管是导通的， uo =ron/(ron+rd)*vdd，由于ron<
应用实例：以下是某笔记本主板的电路原理图分析，在此mos管是开关作用:pq27控制脚为低电平，pq27截止，而右侧的mos管导通，所以输出拉低；
电路原理分析:pq27控制脚为高电平，pq27导通，所以其漏极为低电平，右侧的mos管处于截止状态，所以输出为高电平。
整体看来，两个管子的搭配作用就是高低电平的切换，这个电路来自于笔记本主板的电路，但是这个电路模块也更常见于复杂电路的上电时序控制模块，gpio的操作模块等等应用中。
2. mos管的隔离作用mos管实现电压隔离的作用是另外一个非常重要且常见的功能，隔离的重要性在于：担心前一极的电流漏到后面的电路中，对电路系统的上电时序，处理器或逻辑器件的工作造成误判，最终导致系统无法正常工作。因此，实际的电路系统中，隔离的作用非常重要。
二极管的导电特性
二极管最重要的特性就是单方向导电性。在电路中，电流只能从二极管的正极流入，负极流出。
正向特性
在电子电路中，将二极管的正极接在高电位端，负极接在低电位端，二极管就会导通，这种连接方式，称为正向偏置。必须说明，当加在二极管两端的正向电压很小时，二极管仍然不能导通，流过二极管的正向电流十分微弱。只有当正向电压达到某一数值（这一数值称为“门坎电压”，又称“死区电压”，锗管约为0.1v，硅管约为0.5v）以后，二极管才能真正导通。导通后二极管两端的电压基本上保持不变（锗管约为0.3v，硅管约为0.7v），称为二极管的“正向压降”。
反向特性
在电子电路中，二极管的正极接在低电位端，负极接在高电位端，此时二极管中几乎没有电流流过，此时二极管处于截止状态，这种连接方式，称为反向偏置。二极管处于反向偏置时，仍然会有微弱的反向电流流过二极管，称为漏电流。当二极管两端的反向电压增大到某一数值，反向电流会急剧增大，二极管将失去单方向导电特性，这种状态称为二极管的击穿。