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很好奇，为什么MOS内会有体二极管，它是怎么来的？又有什么用？

21ic电子网 · 公众号 · 半导体 · 2024-11-26 16:58

正文

前段时间有兄弟问，为什么MOS管内会有体二极管，它是怎么来的？又有什么作用？是不是所有的MOS管都有体二极管？

相信大多数人都会有这个疑问，网上也有很多资料。王工结合工作中常用的一些MOS管，跟大家一起来看一看。

日常工作中用的最多的有三种封装SOT-23，SOP-8，TO-220(TO-247)，但他们的内部毫无疑问都会有体二极管的存在。

那么体二极管是怎么来的呢？

我们以NMOS为例，我们一起来看一下MO管的内部结构：

假设有一个P型衬底，P型衬底上面参杂了两个N型半导体，一个引出来作为源极s，一个作为漏极d，其中栅极到源极和栅极到漏极是对称的。然后通过一个sio2绝缘层与P型衬底之间隔离，在上面引出一个栅极G。

如果我们在栅极G上施加一个正向电压VCC，这时候就会让衬底的空穴往下移，如下图的+++，那么sd之间会形成一条沟道---，这条沟道主要是为N型半导体两边的电子提供一条可移动通道，也即我们说的N沟道。当这条通道打开以后，里面相当于一条导线，电流可以从左往右，也可以从右往左随意流动。

问题1、体二极管是怎么形成的呢？

体二极管的形成是因为N型半导体和P型半导体在结合的时候，形成了PN结，所以衬底和源极s之间会有一个二极管，衬底和漏极d之间也会形成一个二极管，方向都是由P指向N。

如图有两个PN结，体二极管就是其中一个PN结。

明明有两个体二极管，为什么我们只看到其中一个呢？那是因为另外一个被短路掉了，在MOS管内部，源极s和衬底是短接在一起的，如下图所示，也就是源极s和衬底短路在了一起，所以我们只看到一个体二极管，方向从S指向d。

其实，对比MOS管的符号来看，就知道了，箭头中间也就是衬底，它跟源极s是短接在一起的，不管N沟道还是P沟道MOS管都是这样的。

以上可以得出两个结论：

1、MOS管的体二极管是由制作工艺决定的，是不可避免的。

2、其实MOS管应该有四个引脚（G，S，D，衬底P），只是我们把常见的其中两个引脚给短路了。

其实还有一个细节的知识，可能大家都没有思考过，那就是不管是P管还是N管，我们控制的都是VGS电压，为什么是gs而不是其他引脚呢？其实真正想控制的不是gs之间，而是栅极g到衬底P之间，之所以控制vgs是因为衬底P跟s连在了一起，所以看起来是VGS。

在一些功率特别大的场合，你可以发现有些MOS其实有四个引脚，这时候控制的其实是栅极g和衬底p之间的电压，之所以单独分开来是为了避免ds之间导通对栅极造成干扰问题。这也是我们有时候会看到MOS管引脚上加磁珠的原因，见如下视频。

问题2、体二极管有什么作用？

既然体二极管是工艺决定，无法避免，那就可以好好拿来利用一下。巧妙利用体二极管有以下电路，都是王工之前总结出来的。（大家点击图片可以直接查看）

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