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

Question

Sé que hay un diodo de cuerpo intrínseco dentro de todos los MOSFETs, pero estoy confundido sobre la razón por la que está ahí. He buscado en los artículos pero no encuentro una buena explicación al respecto. ¿Puede alguien usar la estructura NMOS "normal" (cuando digo normal, me refiero a la estructura estándar, dos n+ dopados son fuente y drenaje, y la puerta está en el centro para crear el canal N, no el tipo U o algo más.....) y mostrar dónde está el diodo de cuerpo? ¡Muchas gracias!

Answer 1

El diodo de cuerpo intrínseco es la unión p-n entre el cuerpo y el drenaje. En un MOSFET discreto (autónomo), la fuente y el cuerpo suelen estar unidos por conveniencia para hacer un paquete de tres pines. Esto significa que hay un diodo entre la fuente y el drenaje:

Si la tensión de origen es siempre inferior a la de drenaje, el diodo permanece apagado y todo funciona como se espera. Esto significa que no se puede utilizar (fácilmente) un MOSFET para conmutar una señal bidireccional. Los MOSFETs discretos se utilizan casi siempre para la conmutación en el lado bajo, por lo que esta limitación no es un gran problema en la práctica.

Puede ver que la fuente y el cuerpo están unidos en los símbolos esquemáticos estándar para los MOSFET de tres terminales.

Answer 2

Si defines una estructura matemática, normalmente también querrás definir los homomorfismos "válidos". Si utilizas sólo expresiones universales de Horn para definir tu estructura, entonces hay una definición canónica para los homomorfismos que automáticamente hace lo correcto. Dice que un homomorfismo $\pi:A\mapsto B$ tiene que satisfacer "si $R^A(x_1,\ldots,x_n)$ entonces $R^B(\pi(x_1),\ldots,\pi(x_n))$ " para todas las relaciones $R$ sobre la estructura matemática que se puede definir mediante expresiones atómicas en el lenguaje dado (como $R(x)\Leftrightarrow x=c$ , $R(x,y)\Leftrightarrow f(x)=y$ o $R(x,y)\Leftrightarrow x\leq y$ ).

No siempre es posible utilizar sólo expresiones universales de Horn como axiomas (por ejemplo, un orden total tiene $\forall x \forall y(x\leq y \lor y\leq x)$ como axioma), pero es una buena idea hacerlo para las estructuras matemáticas en las que es posible. Puede haber excepciones a esta regla, pero sólo quería explicar la motivación básica para evitar los enunciados "existe" (si es posible) en los axiomas de una estructura matemática.

Answer 3

El diodo de cuerpo se encuentra entre el sustrato (parte trasera del chip) y el drenaje/fuente/canal en su conjunto. Para que el FET funcione correctamente, debe ser no conductor. Esto se suele conseguir conectándolo con el contacto de la fuente.

No conectar el bulto no es una opción porque entonces las características del canal se vuelven poco fiables. Algunos FET tienen el bulk en un pin separado, por lo que puedes conectar una fuente de tensión entre él y la fuente para controlar las características del canal.