В NMOS ток течет от истока к стоку или наоборот?

Обычный ток течет от стока к истоку в N-канальном МОП-транзисторе.
Стрелка показывает направление внутреннего диода в MOSFET с парзитным диодом между истоком и стоком через подложку. Этот диод отсутствует в кремнии на сапфире.

2a - это JFet, поэтому другая топология.

2d — МОП-транзистор без внутреннего диода. я никогда не видел

\2e - это полевой транзистор в режиме истощения - он включен без напряжения на затворе и принимает отрицательное напряжение, чтобы выключить полевой транзистор. Таким образом, диод имеет другую полярность, иначе внутренний диод будет проводить каждый раз, когда есть напряжение на затворе.

Когда в MOSFET существует канал, ток может течь от стока к истоку или от истока к стоку — это зависит от того, как устройство подключено к цепи. Канал проводимости не имеет внутренней полярности — в этом отношении он похож на резистор.

Однако внутренний диод внутри полевого МОП-транзистора подключен параллельно каналу проводимости. При наличии канала проводимости диод шунтируется и ток течет по пути наименьшего сопротивления (каналу). Когда канал выключен, диод находится в цепи и либо проводит, либо блокируется в зависимости от полярности тока сток-исток.

Как видно из вашего рисунка, существуют как N-канальные, так и P-канальные устройства, а также устройства с режимом улучшения и режимом истощения. Во всех этих случаях ток может течь как от истока к стоку, так и от стока к истоку — вопрос лишь в том, как устройство подключено к цепи.

На вашем изображении не показан собственный диод в устройствах - стрелка, указывающая на ворота или от них, указывает на тип канала (N-канал указывает на ворота, P-канал указывает в сторону от ворот).

Этот символ показывает встроенный диод между стоком и истоком.

Устройствам расширения с N-каналом требуется напряжение на затворе выше , чем на истоке, чтобы создать канал проводимости. (У устройств расширения нет канала автоматически, и для его создания требуется напряжение затвора, потому что это N-канал.$V_{gate} > V_{source}$чтобы это произошло)

Устройствам улучшения P-канала требуется напряжение на затворе ниже , чем на истоке, чтобы создать канал проводимости. (Устройства расширения не имеют канала автоматически, и для его создания требуется напряжение затвора, потому что это P-канал.$V_{gate} < V_{source}$чтобы это произошло)

N-канальные устройства делеции имеют канал по умолчанию и нуждаются в напряжении на затворе ниже , чем на истоке, чтобы выключить канал . Канал можно расширить до определенной степени, увеличив напряжение затвор-исток выше 0.

Устройства с истощением P-канала также имеют канал по умолчанию и нуждаются в напряжении на затворе выше , чем на истоке, чтобы отключить канал . Канал можно расширить до определенной степени, уменьшив напряжение затвор-исток ниже 0.

Я не посещал курсы по полупроводникам, но если вас интересует ответ, ограниченный работой на уровне схемы, быстрый ответ:

с NMOS ток течет от стока к истоку (стрелка указывает от устройства к истоку) с PMOS ток течет от истока к стоку (стрелка указывает на устройство к истоку)

На приведенной выше диаграмме слова P-канал относятся к типу канала, который формируется под воротами. Буква P означает, что канал формируется на полупроводнике P-типа, а N означает полупроводник N-типа.

По поводу путаницы. вы правы, это сбивает с толку. То, что вы видите, известно как терминал, привязанный к исходному телу. В некоторых приложениях это полезно (подробнее см. ниже). Пока не обращайте на это внимания.

Как правило, при изучении схемы аналоговой цепи принято видеть стрелки на клемме источника транзистора.

При рассмотрении цифровых схем на уровне транзисторов (в отличие от схем на уровне затворов, т. е. логических элементов И, ИЛИ, исключающее ИЛИ), обычно стрелок нет. Отличительным аспектом является то, что PMOS будет иметь небольшой пузырь на терминале Gate, в то время как NMOS не будет иметь никакого пузыря. Будьте уверены, на самом деле это одни и те же транзисторы (как PMOS, так и NMOS) как в аналоговых, так и в цифровых приложениях. Но то, как они работают, очень отличается.

Забавный факт для новичка . Транзистор представляет собой устройство с четырьмя выводами: затвор, сток, исток и корпус. В качестве введения в микроэлектронику принято сначала игнорировать корпусной терминал, а только для того, чтобы помочь вам ознакомиться с основными уравнениями. Однако существует полупроводниковый феномен, известный как эффект тела, который вносит дополнительный уровень сложности в ручные вычисления в отношении вычисления рабочей точки покоя транзистора (рабочая точка покоя — важное слово, с которым вы столкнетесь; это просто фантазия). слово, обозначающее IV или рабочую точку ток-напряжение рассматриваемого транзистора.)

Моделирование транзистора является очень сложной задачей и само по себе является дисциплиной электротехники или прикладной физики. Любой вводный учебник по микроэлектронике обычно начинается с главы, посвященной p-n переходам (разновидность легированного кремниевого полупроводника).

Если вы действительно заинтересованы и имеете базовые знания о квадратных уравнениях и алгебре, вы можете взглянуть на отличный вводный учебник, написанный Бехзадом Разави . Хотел бы я, чтобы у меня была эта книга, когда я изучал микроэлектронику в университете. Однако он предполагает понимание основных схем (т. е. резисторов, конденсаторов и катушек индуктивности).

Да, ток может течь от стока к истоку и наоборот. Чтобы еще больше упростить это, я хотел бы немного добавить к тому, что упомянул @Adam Lawrence.

Я уверен, что вы знакомы с поперечным сечением КМОП-транзистора. Вы можете видеть, что поперечное сечение Мосфета ЧЕТНО от центральной вертикальной линии. Таким образом, любой (из двух терминалов по сторонам nmos) терминал имеет более высокое напряжение, чем другой терминал, он становится вашим стоком (для NMOS), а другой терминал с более низким напряжением становится источником (для nmos). Обратное следует для pmos.

Тем не менее, будьте осторожны при покупке/работе с дискретными 3-контактными МОП-транзисторами (например , SiHG47N60EF ), где внутренняя часть уже подключена к истоку (для nmos) или к стоку (для pmos) внутри. Это делает контакты MOSFET предустановленными, как указано в техническом описании. В этом случае вышеизложенное по-прежнему верно, что клемма с более высоким напряжением является стоком, а клемма с более низким напряжением является истоком для nMOS. Однако, если вы подаете более высокое напряжение на предопределенный источник, как указано в техническом описании, пороговые напряжения не будут такими же, как указано в техническом описании. И ваш транзистор не будет вести себя так, как указано в даташите.