¿Los FET tienen un voltaje máximo de drenaje de puerta?

En primer lugar, la capa de óxido que separa el drenaje / fuente de la puerta en la fuente / drenaje a puerta superponer regiones ¹ no es más gruesa que la capa de óxido sobre el sustrato (es decir, donde se forma el canal). Eso requeriría al menos un paso adicional en el proceso de fabricación. En cambio, en los MOSFET integrados de IC, un "espaciador" de óxido grueso adicional se cultiva (como un separador lateral), pero el voltaje de ruptura todavía está determinado por la capa de óxido "delgada" en dichas regiones de solapamiento (y canal). p>

MOSFET en circuitos integrados

En un MOSFET plano, es decir, que se encuentra típicamente en circuitos integrados digitales y analógicos, el MOSFET es simétrico. Por lo tanto, \ $ V_ {GS, max} = V_ {GD, max} \ $ y \ $ V_ {GS, min} = V_ {GD, min} \ $ (esta última fórmula es para gate-to-source negativo) voltajes de drenaje a ² ).

MOSFET discretos / de potencia

Los MOSFET discretos / de potencia son diferentes, y la conducción ocurre verticalmente. Hay muchas variantes (V-MOS, U-MOS, etc.), pero el principio es el mismo, así que analicemos una de ellas:

¡Notedejesengañarporeldiseñosimétrico!¡EstonoesunMOSFETconvencional!¡Lafuenteestátantoalaizquierdacomoaladerecha!Eldrenajeestáenlaparteinferior!

Lacapadelgadadeóxidoaúndeterminalosvoltajesderupturabajosdelapuertaalafuente.

¿Porquées\$|V_{GD,max}|\$muchomásgrandeque\$|V_{GS,max}|\$entonces?

PorelsimplehechodequesimplementeconsideremosunnMOSFET.

Eldrenajeestá(casi³)siemprepolarizadopositivamenteconlafuente/sustrato.Porlotanto,habráunaregióndeagotamientoenlaunióndedrenajeacuerpo.Comoelcuerpoesp⁺ylapartesuperiordeldrenajeesn^-,dicharegióndeagotamientoseextenderáprincipalmenteenlacapan^-.Estocrearáunagrancaídadevoltaje(que,porsupuesto,dependede\$V_{DS}\$)entreelcontactodedrenajeylainterfazentrelacompuertayelcontactodedrenaje.Porlotanto,elvoltajeentrelacompuertaylapartesuperiordelacapan^-noexcedeelvoltajederupturadeSiO₂.

Esto(ynolosdiferentesespesoresdeóxido)determinalasdiferentescalificacionesmáximasde\$V_{GD}\$y\$V_{GS}\$.

Elpuntodébilahoraseconvierteenelcuerpoparadrenarelvoltajederupturadelaunión.Alelegireldopajeyelgrosordelacapa(ytambiénla"forma" de las regiones, para evitar efectos puntuales), se puede determinar \ $ V_ {DS, max} \ $.

tl;dr

Los MOSFET (IC) planares tienen un máximo de \ $ | V_ {GD} | \ $. En los MOSFET discretos, dicho valor es mayor que el máximo \ $ | V_ {DS} | \ $, por lo que no se especifican, ya que alcanzar dicho límite implicaría que ya se alcanzó una ruptura catastrófica de drenaje al cuerpo.

Notas:

1. Debe haber una superposición entre la fuente y la compuerta (y el desagüe y la compuerta), para permitir una inyección eficiente de carga. Por otra parte, habría una resistencia de serie muy alta (y el MOSFET no funcionaría).
2. Los voltajes de ruptura positivo y negativo no siempre son necesariamente el mismo valor. Esto se debe a las diferentes alturas de barrera (es decir, diferentes eficiencias de inyección de carga) y diferentes alineaciones de bandas entre los dos electrodos con el dióxido de silicio.
3. Puede tener el drenaje a un voltaje más pequeño con respecto a la Fuente, en un nMOSFET de potencia. Sin embargo, tal diferencia será a lo sumo "0.7V", porque el diodo del cuerpo comienza a conducir.