Fließt in einem NMOS Strom von Source zu Drain oder umgekehrt?

Herkömmlicher Strom fließt in einem N-Kanal-MOSFET von Drain zu Source.
Der Pfeil zeigt die Richtung der Body-Diode in einem MOSFET mit einer parsitischen Diode zwischen Source und Drain über das Substrat. Diese Diode fehlt in Silizium auf Saphir.

2a ist ein JFet, also eine andere Topologie.

2d ist ein MOSFET ohne Bodydiode. Ich habe noch nie einen gesehen

\ 2e ist ein FET im Verarmungsmodus - er ist ohne Gate-Spannung eingeschaltet und nimmt eine negative Spannung auf, um den FET auszuschalten. Die Diode hat also eine andere Polarität, sonst würde die Body-Diode leiten, wenn eine Gate-Spannung vorhanden ist.

Wenn ein Kanal in einem MOSFET vorhanden ist, kann Strom von Drain zu Source oder von Source zu Drain fließen – es hängt davon ab, wie das Gerät in der Schaltung angeschlossen ist. Der Leitungskanal hat keine intrinsische Polarität - er ist in dieser Hinsicht wie ein Widerstand.

Die intrinsische Body-Diode innerhalb des MOSFET liegt jedoch parallel zum Leitungskanal. Wenn der Leitungskanal vorhanden ist, wird die Diode überbrückt und Strom fließt durch den Weg des geringsten Widerstands (den Kanal). Wenn der Kanal ausgeschaltet ist, befindet sich die Diode im Stromkreis und leitet oder blockiert je nach Polarität des Drain-Source-Stroms.

Wie Ihr Bild zeigt, gibt es sowohl N-Kanal- als auch P-Kanal-Geräte sowie Geräte im Anreicherungsmodus und im Verarmungsmodus. In all diesen Fällen kann Strom sowohl von Source zu Drain als auch von Drain zu Source fließen – es kommt nur darauf an, wie das Gerät im Stromkreis angeschlossen ist.

Ihr Bild zeigt nicht die intrinsische Diode in den Geräten - der Pfeil zum oder vom Gate weg zeigt den Kanaltyp an (N-Kanal zeigt zum Gate, P-Kanal zeigt vom Gate weg).

Dieses Symbol zeigt Ihnen die inhärente Diode zwischen Drain und Source.

N-Kanal-Anreicherungsbauelemente benötigen eine höhere Spannung am Gate als an der Source, um einen Leitungskanal zu erzeugen. (Verbesserungsgeräte haben nicht automatisch einen Kanal und benötigen eine Gate-Spannung, um einen zu erstellen - weil es sich um einen N-Kanal handelt$V_{gate} > V_{source}$damit das passiert.)

P-Kanal-Verbesserungsbauelemente benötigen eine Spannung am Gate, die niedriger als die Source ist, um einen Leitungskanal zu erzeugen. (Verbesserungsgeräte haben nicht automatisch einen Kanal und benötigen eine Gate-Spannung, um einen zu erstellen - weil es sich um einen P-Kanal handelt$V_{gate} < V_{source}$damit das passiert.)

N-Kanal-Entstörungsgeräte haben standardmäßig einen Kanal und benötigen eine Spannung am Gate, die niedriger als die Source ist, um den Kanal auszuschalten . Der Kanal kann bis zu einem gewissen Grad verbreitert werden, indem die Gate-Source-Spannung über 0 erhöht wird.

P-Kanal-Verarmungsgeräte haben standardmäßig auch einen Kanal und benötigen eine Spannung am Gate, die höher ist als die Source, um den Kanal auszuschalten . Der Kanal kann bis zu einem gewissen Grad verbreitert werden, indem die Gate-Source-Spannung unter 0 gesenkt wird.

Ich habe keine Halbleiterkurse besucht, aber wenn Sie an einer Antwort interessiert sind, die auf den Betrieb auf Schaltungsebene beschränkt ist, lautet die schnelle Antwort:

bei NMOS fließt Strom von Drain zu Source (Pfeil zeigt weg vom Gerät an der Source) bei PMOS fließt Strom von Source zu Drain (Pfeil zeigt zum Gerät an der Source)

Im obigen Diagramm beziehen sich die Wörter P-Kanal auf den Kanaltyp, der sich unter dem Gate bildet. Das P bedeutet, dass sich der Kanal auf einem Halbleiter vom P-Typ bildet, während das N einen Halbleiter vom N-Typ bedeutet.

In Bezug auf die Verwirrung. du hast recht, es ist verwirrend. Was Sie sehen, ist als Source-Body-gebundenes Terminal bekannt. In einigen Anwendungen ist dies nützlich (siehe unten für mehr). Ignorieren Sie es vorerst.

Im Allgemeinen ist es bei der Untersuchung eines analogen Schaltplans üblich, Pfeile am Source-Anschluss des Transistors zu sehen.

Bei der Untersuchung digitaler Schaltpläne auf Transistorebene (im Gegensatz zu Gatterebenen, dh UND-, ODER-, XOR-Gattern) gibt es herkömmlicherweise keine Pfeile. Der unterscheidende Aspekt ist, dass das PMOS am Gate-Anschluss eine kleine Blase hat, während das NMOS keine Blase hat. Seien Sie versichert, dass es sich sowohl in analogen als auch in digitalen Anwendungen tatsächlich um dieselben Transistoren (sowohl PMOS als auch NMOS) handelt. Aber die Art und Weise, wie sie betrieben werden, ist sehr unterschiedlich.

Fun Fact für Anfänger Der Transistor ist ein Gerät mit vier Anschlüssen: Gate, Drain, Source und Body. Als Einführung in die Mikroelektronik ist es üblich, den Körperanschluss zunächst zu ignorieren, aber nur, um Sie mit den Hauptgleichungen vertraut zu machen. Es gibt jedoch ein als Körpereffekt bekanntes Halbleiterphänomen, das Handberechnungen in Bezug auf die Berechnung des Ruhearbeitspunkts eines Transistors zusätzlich komplizierter macht (Ruhearbeitspunkt ist ein wichtiges Wort, dem Sie begegnen werden; es ist nur eine Fantasie Wort, das den IV- oder Strom-Spannungs-Arbeitspunkt des betreffenden Transistors bezeichnet.)

Die Modellierung eines Transistors ist ein hochkomplexes Unterfangen und eine Disziplin der Elektrotechnik oder angewandten Physik für sich. Jedes einführende Lehrbuch in die Mikroelektronik beginnt normalerweise mit einem Kapitel, in dem pn-Übergänge (eine Art dotierter Siliziumhalbleiter) erwähnt werden.

Wenn Sie wirklich interessiert sind und ein grundlegendes Verständnis von quadratischen Gleichungen und Algebra haben, möchten Sie vielleicht einen Blick in ein großartiges einführendes Lehrbuch werfen, das von Behzad Razavi geschrieben wurde . Ich wünschte, ich hätte dieses Buch gehabt, als ich Mikroelektronik an der Universität belegte. Es setzt jedoch ein Verständnis der Grundschaltungen (dh Widerstände, Kondensatoren und Induktivitäten) voraus.

Ja, der Strom kann von Drain zu Source und umgekehrt fließen. Um es noch weiter zu vereinfachen, möchte ich etwas zu dem hinzufügen, was @Adam Lawrence erwähnt hat.

Ich bin sicher, Sie kennen den Querschnitt des CMOS-Transistors. Sie können sehen, dass der Querschnitt des Mosfet von der vertikalen Mittellinie EVEN ist. Welcher Anschluss (von den beiden Anschlüssen auf Seiten von nmos) eine höhere Spannung als der andere Anschluss hat, wird also zu Ihrem Drain (für NMOS) und der andere Anschluss mit niedrigerer Spannung wird zur Quelle (für nmos). Für pmos gilt das Umgekehrte.

Seien Sie jedoch vorsichtig, wenn Sie diskrete 3-polige Mosfets (dh SiHG47N60EF ) kaufen / handhaben, bei denen die interne Masse bereits intern mit der Quelle (für NMOS) oder dem Drain (für PMOS) verbunden ist. Dadurch werden die Mosfet-Pins wie im Datenblatt erwähnt vordefiniert. In diesem Fall gilt das Obige immer noch, dass der Anschluss mit höherer Spannung Drain und der Anschluss mit niedrigerer Spannung Source für NMOS ist. Wenn Sie jedoch eine höhere Spannung an die vordefinierte Quelle anlegen, wie im Datenblatt angegeben, sind die Schwellenspannungen nicht die gleichen wie im Datenblatt angegeben. Und Ihr Transistor verhält sich nicht so wie im Datenblatt angegeben.