Símbolo de MOSFET - ¿cuál es el símbolo correcto?

Question

He estado en este sitio ahora un par de meses y noto varios símbolos utilizados para los MOSFET. ¿Cuál es el símbolo preferido para un MOSFET de canal N y por qué?

Answer 1

Es probable que hayas visto un símbolo de Circuit Lab y que esto te haya llevado a hacer esta pregunta. El símbolo de N Channel MOSFET de Circuit Lab es tanto inusual como ilógico.
Evitaría usarlos si es posible.
Sigue leyendo ...

El símbolo aceptable de N Channel MOSFET tiende a tener estas características.

Símbolo de puerta en un lado.

3 "contactos" en el otro lado verticalmente.
El superior es drenador. El inferior es fuente.
El del medio tiene una flecha apuntando HACIA el FET y el extremo externo está conectado a la fuente.
Esto indica que hay un diodo de cuerpo conectado y que no conduce cuando la fuente es más negativa que el drenador (la flecha es igual que la de un diodo discreto).

Cualquier símbolo que cumpla con estas pautas debería ser "lo suficientemente claro" y está bien usarlo.
Muy ocasionalmente he visto a personas usar un símbolo que no cumple con estas pautas pero que sigue siendo reconocible como un N Channel MOSFET.

ASÍ. Cualquiera de estos está bien, y puedes ver las diferencias con los P Channels sin marcar.

Muchos más ejemplos aquí

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¡Pero!

El ejemplo de Jippie muestra la versión rebelde.
[Nota: Ver abajo - en realidad está destinado a ser un símbolo de P Channel].
Realmente horrible. Tendría que preguntarme si esto es un símbolo de P Channel o uno de N Channel.
Incluso la discusión de la que se tomó tiene a personas expresando incertidumbre sobre la dirección de la flecha. Como se muestra, SI eso es un N Channel entonces está implicando la polaridad del diodo de cuerpo y NO el flujo de corriente en la fuente.

Por lo tanto

________________'

Al parecer Circuit Lab es el (o uno de los) culpable(s).
Este es su símbolo para un N Channel MOSFET.
Una pieza de trabajo desagradable, por desgracia. La flecha muestra la dirección de conducción usual de drenador-fuente PERO como un MOSFET es un dispositivo de 2 cuadrantes y proporcionará una verdadera resistencia en el canal con \$V_{gs}\$ positivo PERO \$V_{ds}\$ negativo, la flecha carece de sentido y, como está en dirección opuesta a la mayoría de los símbolos de N Channel MOSFET, es engañosa para la mayoría. (Nota el uso correcto de este símbolo en la tabla de abajo).

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El usuario23909 señaló útilmente esta página - Wikipedia - MOSFET . Esta página incluye los siguientes símbolos. El usuario xxx dice que estos pueden ser estándares IPC, pero Wikipedia no menciona su origen.

Símbolos de MOSFET de Wikipedia

http://en.wikipedia.org/wiki/MOSFET#Circuit_symbols

Answer 2

Como se mencionó, realmente no hay un estándar aceptado. Esto se debe en parte a que hay tantos tipos diferentes de FETs y en parte a que las personas los confunden con los BJT (como la dirección de la flecha).

¡Si estás usando una pieza específica y la hoja de datos del fabricante muestra un símbolo de circuito específico, entonces usa ese símbolo! Mucha gente argumentará que realmente no importa, pero eso es absurdo. Si un diseñador de circuitos elige un tipo particular de componente, entonces ese componente debe representarse adecuadamente en los esquemas. Cada tipo funciona de manera diferente. Decir que el símbolo de circuito no importa es básicamente decir que el tipo de parte tampoco importa.

He tenido que crear mi propia biblioteca de Eagle con varias partes para representar diferentes tipos de FETs:

Estos incluyen JFETs, MESFETs y MOSFETs en modo de agotamiento, modo de mejora y modo de mejora con un diodo de cuerpo. Observe la ubicación de la compuerta en relación al cuerpo para los canales P y N, la línea sólida para el modo de agotamiento, la línea punteada para el modo de mejora y el diodo de cuerpo adicional.

Sin embargo, aún hay muchos otros tipos de MOSFETs que podrían representarse de manera diferente, como los que tienen compuertas duales o muestran la conexión del cuerpo (sustrato) cuando no está conectado al surtidor. Dibujar el círculo alrededor del FET también es común, pero he elegido no hacerlo aquí porque desordena el esquema y hace que los valores de los componentes sean difíciles de leer. Ocasionalmente, verás la flecha apuntando en la dirección opuesta en el surtidor, esto típicamente significa modo de mejora sin conexión a granel.

Answer 3

Sí, Virginia, hay un estándar internacional aceptado y publicado para estos símbolos. Es el IEEE Standard 315/ANSI Y32.2/CSA Z99 y es obligatorio para el DoD de EE.UU. El estándar está destinado a ser compatible con las recomendaciones aprobadas de la Comisión Electrotécnica Internacional. El estándar es muy detallado y extenso, así que voy a mostrar solo algunos ejemplos.

Este es un transistor NMOS de modo de mejora, de cuatro terminales. Nótese que el terminal de compuerta debe ser dibujado como una forma de L con la esquina en la L adyacente al terminal de fuente preferido. La cabeza de flecha apuntando hacia adentro en el terminal de cuerpo/bulk indica que el cuerpo es de tipo P (y por lo tanto la fuente y el drenaje son de tipo N). Los segmentos de línea vertical para las conexiones de drenaje, bulk y fuente están desconectados para mostrar que el transistor es un dispositivo de modo de mejora.

Aquí está el mismo símbolo, excepto para un transistor de modo de depleción. Nótese que los segmentos verticales para las conexiones de drenaje, bulk y fuente son continuos.

El estándar permite una conexión interna entre la fuente y el bulk, como se muestra en este NMOS de modo de depleción.

Answer 4

Aquí está la página relevante de CEI EN 60617-5:1997, que básicamente es la incorporación italiana del estándar IEC 60617. Aparte del hecho de que llaman IGFETs a los MOSFETs, básicamente utiliza los mismos símbolos que el estándar IEEE, pero sin círculos.

Tenga en cuenta que la rejilla de puntos no forma parte de los símbolos. Solo se utiliza en este estándar para indicar qué tan grandes deben dibujarse los símbolos en relación con otros símbolos en el estándar.

El MOSFET de canal p (común) con sustrato internamente conectado no parece tener un símbolo en esta versión del estándar, es decir, el estándar carece de una versión de canal p del símbolo 05-05-14. Como señala stefanct en un comentario a continuación, esta lista es solo una lista de ejemplos de cómo los elementos del estándar deben combinarse, por lo que las variantes no listadas están compuestas por reglas análogas.

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Por cierto, JEDEC también tiene un estándar para estos símbolos en su JESD77:

Answer 5

Algunos MOSFETs, incluidos la mayoría de los que se encuentran en paquetes "independientes", tienen la fuente conectada al drenaje. Tales MOSFETs tendrán un diodo inherente en ellos entre la fuente y el drenaje, que conducirá si el MOSFET está polarizado en la dirección opuesta a la dirección en la que normalmente cambiaría (por ejemplo, si la fuente es más positiva que el drenaje para un NFET, o más negativa que el drenaje para un PFET). La flecha en el símbolo indica la polaridad de este diodo.

Otros MOSFETs, especialmente los que se encuentran dentro de chips de lógica digital, tienen los sustratos conectados a un riel de alimentación, independientemente de sus conexiones de fuente, drenaje y compuerta. Aunque se podrían incluir dichas conexiones en un esquemático, hacerlo sería algo así como agregar conexiones de rieles de alimentación a cada compuerta lógica en un esquemático. Dado que el 99% de las compuertas lógicas tienen su VDD conectado a un VDD común y su VSS conectado a un VSS común, tales conexiones serían un ruido visual. De igual manera, cuando el 99% de los NFETs tienen su sustrato conectado al punto más negativo y el 99% de los PFETs tienen su sustrato conectado al punto más positivo. Si la conexión del sustrato de un MOSFET se da por entendida en lugar de verse, se podría distinguir entre NFETs y PFETs usando una flecha para la terminal de sustrato no conectada, pero eso podría ser algo extraño.

Además, aunque es posible construir un MOSFET cuyo canal fuente-drenaje sea simétrico, el uso de un canal asimétrico mejorará el rendimiento cuando el dispositivo se utiliza para cambiar la corriente en una dirección, a expensas de su rendimiento en la otra dirección. Dado que esto suele ser deseable, suele ser útil tener símbolos esquemáticos que distingan entre la fuente y el drenaje. Dado que el símbolo del sustrato conectado a la fuente "marca" el terminal de la fuente, y dado que los símbolos BJT marcan el emisor cuyo uso más se asemeja a la fuente, es común que los símbolos MOSFET que no tienen un sustrato marcado usen una flecha cuya dirección es análoga a la de un BJT.

Desde mi punto de vista, la forma de apreciar la distinción es darse cuenta de que cuando se muestra una flecha para el sustrato, eso representa un lugar por lo general hay que evitar que circule corriente en la dirección de la flecha, mientras que cuando se muestra una flecha para la fuente, eso representa el flujo de corriente deseado.

Mi preferencia personal es usar un símbolo NFET con una flecha que apunta hacia afuera en la fuente, posiblemente con una flecha de drenaje fuente con polarización inversa en casos en los que sea relevante. Para un PFET, uso una flecha de fuente que apunta hacia adentro, y también añado un círculo en la compuerta. Cuando estoy esbozando diseños VLSI conceptuales con fines ilustrativos (nunca he participado en el diseño de un chip fabricado en realidad), el símbolo NFET y el símbolo FET para transistores utilizados como puertas de paso bidireccionales no tendrán ninguna flecha, pero usarán el círculo o la ausencia del mismo como indicador de polaridad.

Curiosamente, me resulta curioso que en los casos en los que se utilizan MOSFETs discretos para producir puertas de paso, es típico usar dos FETs en sentido contrario, cada uno de los cuales tiene su fuente conectada al sustrato. Puedo entender que en casos en los que un circuito conecte la fuente de un MOSFET a su sustrato, fabricar una parte con ellas conectadas es más barato y más fácil que incluir un aislante; Sin embargo, pensaría que sería más barato fabricar un MOSFET con sustrato aislado que hacer dos MOSFETs cada uno con una conexión fuente-sustrato. Me pregunto si las conexiones individuales fuente-sustrato serían generalmente "preferidas" dentro de un diseño VLSI excepto por el hecho de que es más fácil conectar muchos transistores con un sustrato común que aislar las conexiones de sustrato de transistores que tienen fuentes aisladas. Quizás la situación sea algo análoga a los tubos de vacío (algunos tubos conectan el cátodo a una de las conexiones del filamento, pero otros usan un pin de cátodo separado)?