¿Cómo debo entender el diodo intrínseco del cuerpo dentro de un MOSFET?

El diodo intrínseco del cuerpo es la unión p-n entre el cuerpo y el drenaje. En un MOSFET discreto (independiente), la fuente y el cuerpo generalmente están unidos entre sí por conveniencia para hacer un paquete de tres clavijas. Esto significa que hay un diodo entre la fuente y el drenaje:

Sielvoltajedelafuentesiempreesmenorqueelvoltajededrenaje,eldiodopermaneceapagadoytodofuncionacomoseespera.Estosignificaquenopuede(fácilmente)usarunMOSFETparacambiarunaseñalbidireccional.LosMOSFETdiscretoscasisiempreseusanparaelcambiodeladobajo,porloqueestalimitaciónnoesungranproblemaenlapráctica.

PuedeverquelafuenteyelcuerpoestánunidosenlossímbolosesquemáticosestándardelosMOSFETdetresterminales.

Hay dos formas principales de construir mosfets:

El primero es este método más plano donde se dopa el silicio existente y se cultiva el óxido de la puerta (imagen de wikipedia):

Estaesunaestructuramuyfácildehaceryconstituyelacolumnavertebraldelamayoríadelalógicadigitaldentrodeloscircuitosintegradosdehoy.Comonotó,nohaynadaqueparezcaundiodoaquíydehecho:nohayunoencadamosfet.(GeneralmentehayalgodediodoentreelsustratoylosdrenajesdelosMOSFETenlaobleadebidoacómosecreaelCMOSconlosMOSFETdeloscanalesNyPenunsolodado,peronomereferiríaaesocomoel"cuerpo diodo "de un solo mosfet.)

Por lo tanto, ningún cuerpo diodo. ¿Por qué vemos tanto a los diodos del cuerpo hablar tanto? Esto se debe a que las mosfets discretas se construyen generalmente con la siguiente estructura (imagen de wikipedia):

HayvariasventajasatractivasdeestetipodeestructuraMOSFET:

• Eláreadelcanaldefuente-drenajetieneunagranáreadesuperficie,perotampocoesmuygruesaenladirecciónenquefluyenloselectrones.Sepuedensoportarcorrientesmuchomásaltasconpérdidasresistivasmínimas.Conestaestructura,puedeobtenerfácilmenteresistenciasdefuentededrenajeefectivasdemenosdeunohmio.
• Esmuyfácilparalelizarestetipodemosfetensilicio.Unamarcapopular,conocidacomo"HexFet", tiene cada una de estas celdas construidas como un hexágono y están en mosaico a través de la matriz de silicio dentro del paquete de energía.

Sin embargo, hay algunas desventajas:

• Una capacitancia de puerta comparativamente alta. Le será difícil obtener velocidades de conmutación de GHz con esta estructura.
• No es muy propicio para la fabricación en un circuito integrado que utiliza técnicas tradicionales. Es más común en la actualidad ver estos incluidos en los circuitos integrados como los conmutadores de carga integrados o los reguladores de conmutación, pero en el pasado era difícil. Para las aplicaciones actuales más altas, todavía tiene que usar un componente MOSFET separado.
• Esa molesta unión P-N entre la fuente y el drenaje, conocida como el "diodo del cuerpo". Por lo general, también es un diodo bastante malo, con una caída de voltaje razonablemente alta (0.8V-1.5V). La presencia de este diodo es solo un efecto secundario del diseño. Si desea alta corriente, obtendrá un diodo corporal solo por la forma en que se deben construir las cosas.

El diodo del cuerpo es útil cuando se usa este tipo de mosfet para aplicaciones de potencia con cargas inductivas (ya que el pico inverso solo puede fluir hacia atrás sobre el MOSFET), pero si lo está utilizando explícitamente para esa aplicación, la gente a menudo simplemente pegue un schottky a través del mosfet también, ya que el impulso hacia atrás a través del diodo del cuerpo no tan bueno del mosfet puede causar un calentamiento no deseado (caída de alto voltaje = más potencia disipada).

El diodo del cuerpo está entre el sustrato (volumen / parte posterior del chip) y el drenaje / fuente / canal como un todo. Para que el FET funcione correctamente, debe ser no conductor. Esto generalmente se logra conectándolo con el contacto de origen.

No conectar el volumen no es una opción porque las características del canal se vuelven poco confiables. Algunos FET tienen el volumen en un pin separado, por lo que puede conectar una fuente de voltaje entre él y la fuente para controlar las características del canal.