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请教: N-MOSFET 电流能从S流向D吗?
阅读: 22550 |  回复: 28 楼层直达

2005/11/25 10:42:03
1
chongmingwei
电源币:0 | 积分:0 主题帖:4 | 回复帖:25
LV3
排长

QQ截图20160321155901  【测试分享大赛】那些年没整理的疑测笔记 一次发出来

QQ截图20160321155901  回帖有礼大咖亲测泰克MSO58波器首发

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Buck-Topology 的降压电路中, 高低端开关一般都用的是N-MOSFET. 其中LS-MOSFET 在DS间并接了一个稳压二极管, 用于在HS-MOSFET截止时的续流作用.
请问: 那么LS-MOSFET起什么作用? 若是为了更好地续流, 电流流向便是S->D了.
标签 MOSFET
2005/11/25 13:35:43
2
st.you
电源币:72 | 积分:25 主题帖:29 | 回复帖:1511
LV9
军长
你把它当成一个无极性的开关就行了.
2011/11/08 09:14:48
23
cheng111
电源币:507 | 积分:0 主题帖:33 | 回复帖:2221
LV11
统帅
支持。本来就是一个无极性的开关。只是体内有一个寄生二极管。
2012/06/29 21:40:21
27
xxldhxx
电源币:0 | 积分:0 主题帖:7 | 回复帖:47
LV4
连长

不能认为是无极性开关吧,如果是NMOS,正常使用时电流由D到S由G来控制通断.当电流由D到S时,由于体二极管的存在,那么该开关是常开的,且无法关闭吧?那就是一个二极管了呀,当然如果G仍然可以控制MOS的开通关断,但是宏观上表现为允许通过的电流大小有变化,但是宏观上表面是常开的状态没有变化.

2012/06/30 00:05:55
28
st.you
电源币:72 | 积分:25 主题帖:29 | 回复帖:1511
LV9
军长

见23楼。如果没有体内的二极管,那MOS是不分D S的

2012/06/30 15:17:49
29
xxldhxx
电源币:0 | 积分:0 主题帖:7 | 回复帖:47
LV4
连长

是的,没错.

2005/11/25 13:50:19
3
leonken
电源币:0 | 积分:0 主题帖:18 | 回复帖:7
LV3
排长
从他的内部结构来讲, 完全可以.
2005/11/25 17:48:34
4
chongmingwei
电源币:0 | 积分:0 主题帖:4 | 回复帖:25
LV3
排长
我自己理解, 当然没问题; 不理解它也成. 问题是我现在某电子维修培训班里讲课, 想到了这个问题, 万一那天有个厉害点的学生让我解释, 我得让他满意, 更不至于跟电路基础的老师产生解释上的冲突.

你说的从它的"结构"上来讲, 这个"结构"是指纯粹的一个N-MOSFET就有这种双向导电性吗? 我现在想深刻地了解其中的MOSFET起了哪些作用, 毕竟很多电路只用Zener.

很多资料将它称作同步整流器(Synchronous Rectifier), 整流在西方电子的意义似乎是单向导电之意. 这个整流器是指它们俩还是只指MOSFET一个.
2005/11/25 20:53:24
6
leonken
电源币:0 | 积分:0 主题帖:18 | 回复帖:7
LV3
排长
一个典型的NMOSFET结构在所附的图里, 你看他的source和drain完全是一样的, 在做模拟集成电路的时候, 这两端都可以用作source或drain, 只取决于你的连接方法. 比如, 你将其中的一端接地, 他就是source, 另一端连到其它地方, 他就是就是drain.
2005/11/25 20:20:55
5
atx
电源币:0 | 积分:0 主题帖:7 | 回复帖:310
LV7
旅长
可以,导通后是无极性的.
2005/11/26 08:25:08
7
低压大电流
电源币:0 | 积分:0 主题帖:5 | 回复帖:126
LV5
营长
同步整流就是这么用的
2005/11/27 00:27:11
8
lijunkof
电源币:0 | 积分:0 主题帖:19 | 回复帖:55
LV5
营长
LS-MOS的DS之间不是稳压,就是MOS的寄生二极管,国外很多二极管画法像我们常见的稳压管画法,MOS寄生二极管在MOS截止状态的特性就是快恢复二极管,在MOS导通时DS之间是对称的电阻特性
2005/11/27 17:04:26
9
chongmingwei
电源币:0 | 积分:0 主题帖:4 | 回复帖:25
LV3
排长
高手如云...
上网这么多年, 访问过成千上万的网站了. 但是像电源网这么好的网站实在是少: 高手多, 大家也都亲和, 而且网络的稳定性也相当好. 更不会有乱七八糟的黄贴.

经过众位的解释, 尤其是lijunkof先生一语道破先机,我现在可以说, 明白了这个LS-MOSFET了:
1. 在HS-MOSFET截止时的死区时间里, 由寄生二极管先导通. 过了死区, 这个N-MOSFET已具备了对称特性; 这时在LS-MOSFET G极加了电压, 那个N-MOSFET就导通, 并且电流从S->D.

在Leoken等先生的解释下, 我还产生了如此见解:
2. 对于传统的N-MOS(书本上讲的), 它区别于P-MOS只是其G极用什么样的电平来控制其是否导通或截止(放大区暂且不说),而不是电流必须是D->S 或S-D中二选一. D和S的关键区别是在具体电路/电路理论书籍中, 一般共识地将电子流入的称S, 流出的是D, D和S首先是逻辑上的意义; 物理上的意义是: 在生产过程中, 喜欢把中间的带箭头的那根线预先接到其中一端, 并且设计电路的人都约定俗成地把这端用做电子流入端, 也就我们的S端. 至于电流真正的流向, 它当然既可以正着流, 也可以反着流.
2005/11/28 05:56:25
11
lijunkof
电源币:0 | 积分:0 主题帖:19 | 回复帖:55
LV5
营长
你的回复中所说的"过了死区,这个N-MOSFET已具备了对称特性"不对,要开通后DS之间才是对称的电阻特性,还有LS-MOS的寄生二极管不会在死区里导通,因为MOS的死区时间很短,远小于寄生二极管的恢复时间,实际上是反向恢复完之前就给LS-MOS的G加上高电平,当LS-MOS作为续流二极管反向导通时LS-MOS就已经开通,是电阻特性,管压降是导通电阻乘以电流,远小于寄生二极管的正向压降,所以才能减少损耗,不然寄生二极管的特性比肖特基差远了
2005/11/28 13:52:25
13
chongmingwei
电源币:0 | 积分:0 主题帖:4 | 回复帖:25
LV3
排长
以前误区:
1. 因为我印象中死区时间大概是50ns左右, 原本以为那个稳压管(即寄生二极管)反应速度应该在ns极, 先行导通了, 以防止电感连续电流造成交叉点负压过高, 损坏芯片;
2. 同时, 导通的二极管因管压降为0.3V左右, 这样可以保障在LS-MOS开启时S-D间低压差, 保护LS-MOSFET.
3. 以前对安全负压(可被接受的,电感连接点瞬间负压)产生原因的理解是: 因为稳压管(即那个寄生二极管)导电性能不够好, 否则就不会有负压, 而且多并几个LS-MOSFET就可分流, 可以降低安全负压的绝对值.

现在新解:
1. 死区设计从现象上看是为防止HS-MOS和LS-MOS同时导通而造成交叉导通; 本质上这段时间是让电感来帮助LS-MOS-D极及其寄生二极管完成反向恢复, 何况LS-MOS启动本身也需要一定的时间.
2. 死区就是死区, 死区期间谁也没有完全导通. 稳压管(即寄生二极管)反应速度即使确实在ns极, 它也不足以在死区时间内导通. 原因就在于该电路中它反向恢复的时间必然大于等于死区时间. 再快的二极管也需要在完全恢复完后才可能导通, 而未等它完全恢复时, LS-MOS也已经完全开启了. 又因LS-MOS饱和导通时管压降低于PN结导通的最低压降0.3V, 故这个寄生二极管自始至终并未导通.
3. 寄生二极管只是在LS-MOSFET截止时呈现的一个类似稳压二极管的特性, 而不是真得有那么一个二极管. 良好的设计可以保证, 死区期间在电感交叉点形成的负压并不会太高, 不足以摧毁芯片. 不仅在电感交叉点会有负压, 而且LS-MOSFET导通后, 在PGND处也可能有负压(相对于AGND).
2005/11/29 10:24:32
14
lijunkof
电源币:0 | 积分:0 主题帖:19 | 回复帖:55
LV5
营长
对于新解中的几点说法
死区是指HS-MOS G拉低到LS-MOS G拉高之间的时间,是为了避免HS-MOS未完全关断前与LS-MOS直通,只不过死区时间很短,LS-MOS G拉高后直到开通寄生二极管仍未完成恢复,LS-MOS一旦开通就已经流过S->D的电流,寄生二极管恢复完成但不会开通.
寄生二极管是确实存在的,是N-MOS P型体区与N型漂移层之间形成的一个寄生NPN型三极管的BC结,反向恢复时间相当长,在几十ns到几百ns之间,与MOS电流容量成正比,与耐压成指数关系增长.
电感交叉点形成的负压在LS-MOS开通前会被寄生二极管的反向恢复电流钳位,直到LS-MOS开通
2005/11/29 10:45:53
15
剑心
电源币:0 | 积分:0 主题帖:20 | 回复帖:520
LV8
师长
反向恢复是因为在导通期间存储了少数载流子而在导通转为截止的时候发生的,导通的二极管要先完成恢复才能截止.由截止到导通基本不要时间.

实际的过程应该是:输出由高切换到低的时候,HS截止,在死区期间LS寄生二极管导通,然后LS导通.

输出由低切换到高的时候,LS截止,在死区期间LS寄生二极管导通,然后在HS导通.这时候寄生二极管要经过反向恢复才能截止,因此有很大的直通电流.当反向恢复结束的时候这个电流很快的降低到0,产生很高的di/dt和dv/dt.这是产生EMI的重要原因,如果dv/dt太高还会烧管.
2005/11/29 13:35:38
16
chongmingwei
电源币:0 | 积分:0 主题帖:4 | 回复帖:25
LV3
排长
对了, 我们忘记讨论高端输出由低转换到高这个过程了, 那时LS寄生二极管才真得派上用场了. 谢谢你的补充.
2012/06/29 13:55:19
26
bdzn
电源币:113 | 积分:0 主题帖:127 | 回复帖:838
LV9
军长
反着流的话驱动不太好接。要么就要用PMOS?
2005/11/27 18:36:24
10
czy991221
电源币:0 | 积分:0 主题帖:59 | 回复帖:110
LV6
团长
完全可以那样用,但有一点点不一样.正常的用法,管子通过的电流在管内形成的压降是阻碍电流通过的,但反接刚好相反.对于大电流来说,不能不管着问题.一般MOSFET管的G-S耐压只有+—20V.如果驱动用18V,再加上管子内部形成的压降,可能会大于20V.
2005/11/28 08:58:13
12
wjoyn
电源币:2 | 积分:0 主题帖:32 | 回复帖:145
LV6
团长
这样用是可以的,不过得注意驱动的方向不都是G-S哦?我用的半桥就出现过的,后来改过来了
2005/11/29 17:23:12
17
chongmingwei
电源币:0 | 积分:0 主题帖:4 | 回复帖:25
LV3
排长
在此由我来做总结吧!

真诚感谢诸位的解释. 尤其感谢Leonken, Lijunkof 和 剑心等网友的精确阐述, 几次三番. 真是辛苦了!

等我慢慢消化完这些解释, 应该能确切讲述这个LS-MOSFET了. 我想如果我哪天将这些知识传给了我的学生们, 将是对众位最好的谢意!

All my best wishes and best regards to you all,
Chong-Ming WEI
2005/11/30 12:43:07
18
leonken
电源币:0 | 积分:0 主题帖:18 | 回复帖:7
LV3
排长
功率器件里的工艺跟一般常用的集成电路里结构还有些不一样, 我提到只是针对标准的CMOS工艺的结构. 功率器件用到的工艺跟标准的CMOS工艺有些不一样.
2005/11/30 17:38:40
19
chongmingwei
电源币:0 | 积分:0 主题帖:4 | 回复帖:25
LV3
排长
没问题, 我以标准工艺去理解它即可. 真碰到无法解释的现象, 我再向你或其他网友们请教. 谢谢!
2011/11/07 21:08:36
21
lionfoxpro
电源币:0 | 积分:0 主题帖:0 | 回复帖:2
LV1
士兵
请问各位,这里的LS-MOSFET常用的型号有哪些?是不是一般的N-MOS都可以放在这里当LS-MOSFET用呢? 
2005/12/05 12:33:20
20
shzw
电源币:0 | 积分:0 主题帖:5 | 回复帖:4
LV2
班长
你好:你是weichongming ?丰县二中毕业?我是shizhiwei 知道不?
2011/11/08 08:08:13
22
zvszcs
电源币:220 | 积分:0 主题帖:228 | 回复帖:3326
LV12
元帅

做隔离的也是这个方向,双向的

2011/11/12 18:43:26
24
JEFF2011
电源币:0 | 积分:0 主题帖:0 | 回复帖:44
LV3
排长

MOSFET由于它的结构所致,对N-MOSFET,SOURCE-DRAIN就会产生一个等效的PN结,实际也就是一个二极体了,当MOSFET没有导通时,这个二极体是客观存在的,但当MOSFET导通后,由于MOSFET的RDSON比较小,就相当于把这个二极体短路了,也就不起作用了。此等效二极体在不同的场合,有不同的用途。

比如同步整流的应用,在开机或关机时,就要利用这个二极体来完成的。

 

2011/11/17 16:40:59
25
waterayay
电源币:407 | 积分:0 主题帖:7 | 回复帖:472
LV7
旅长
可以。
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