¿Cómo reemplazar los diodos con MOSFET?

Aquí hay uno con el uso de NMOS:

^{simular este circuito : esquema creado con CircuitLab}

Los diodos que se muestran son diodos de cuerpo. Si corta la puerta y la fuente de un NMOS, se convertirá en un diodo. Recuerde que el voltaje directo puede diferir de MOSFET a MOSFET. Por lo tanto, es posible que deba ajustar las otras fuentes de voltaje.

Es posible tener la misma operación con el uso de PMOS. La conexión es la misma pero los diodos del cuerpo están invertidos.

Los mosfets tienen un cuerpo de diodo entre el drenaje y la fuente. Para usar ese diodo sin interferencia del canal, debe mantenerlos apagados, es decir, configurar$V_{\rm GS}=0$. Eso se hace acortando la puerta y la fuente. También debemos mantener los voltajes límite lo suficientemente bajos para que la ruptura inversa debido a$V_{\rm GS.MIN}$no ocurre

No veo cuál es el punto de usar partes más complejas en lugar de los diodos, si todo lo que hacen es exactamente lo mismo, pero aquí tienes:

^{simular este circuito : esquema creado con CircuitLab}

¿Cuáles son las desventajas de usar el diodo del cuerpo en lugar de los diodos reales?

Son diodos reales. En cuanto a sus otros parámetros, como la conductancia: tendría que medir y comparar, y ante todo, decidir qué es importante para usted, qué tipo de rendimiento desea.

Tenía la impresión de que para que un NMOS se comportara como un diodo, uno necesita conectar la puerta y el DRENAJE. ¿Le importaría explicar por qué tal configuración no funcionaría?

El diodo del cuerpo en un transistor MOSFET es una unión PN real y se comporta como lo hacen otras uniones PN: la capacitancia de la unión está modulada por el voltaje inverso, el voltaje directo es logarítmico en la corriente directa, y así sucesivamente.

Si conecta la puerta y el drenaje, no tendrá un diodo. Tendrá un MOSFET que se enciende con un par de voltios en un sentido, y un diodo cae en el otro sentido: ¡el diodo del cuerpo todavía está allí !

Claro, con partes de umbral bajo, especialmente aquellas ajustadas para tener un voltaje de umbral de alrededor de 0V, puede obtener un comportamiento cercano a un diodo ideal unidireccional usando el$V_{DG}=0$conexión, siempre y cuando no lo exponga a voltajes inversos superiores a 0,4 V o menos. Pero tales partes suelen ser costosas, a menos que tome las partes listas para usar e inyecte suficiente carga permanente en la puerta para bajar su umbral a 0V. Eso es factible, pero necesitaría calificar las partes en cuanto a la longevidad, etc. Es mejor comprarlas si realmente las necesita.

Lo más cerca que puede llegar a la acción de "diodo" con la compuerta en cortocircuito y el drenaje sería como se muestra a continuación, e incluso entonces aún necesita un diodo de aislamiento inverso en serie con el canal , para que el diodo del cuerpo no se active. Entonces: un diodo adicional solo para hacer que un mosfet desempeñe el papel de un diodo ... no tiene mucho sentido.

También tenga en cuenta los voltajes de polarización más grandes, ya que tienen que compensar el voltaje de umbral de la fuente de puerta. La conductancia generalmente está limitada por el diodo externo, a excepción de los canales de baja conductancia típicos de CD4007 y dispositivos más antiguos de baja señal como 2N7000, donde el canal en sí es limitado. Los dispositivos más nuevos tienen conductancias de canal que superan fácilmente a los diodos externos.

^{simular este circuito}

Los limitadores basados ​​en diodos no tienen suficiente ganancia para hacer una limitación rígida. Necesitamos pares diferenciales para eso, incluso si son muy rudimentarios y usan solo cargas de resistencia en lugar de fuentes de corriente y espejos de corriente. En la práctica, este limitador necesita un ajuste de compensación, pero por lo demás debería funcionar bien y seguir siendo bastante preciso siempre que la temperatura ambiente no cambie mucho.

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Atar el drenaje a la puerta hace que el NMOS se comporte como una resistencia con una caída de voltaje igual a V_TH.

Esto encuentra usos en el diseño de circuitos integrados, donde diseñará a propósito un dispositivo MOS con un ancho y una longitud de canal seleccionados para obtener la resistencia que necesita y, por lo tanto, obtener una resistencia . ¡Esta "conexión de diodo" no es un rectificador! , y tampoco tiene la característica logarítmica de una unión PN. Es no lineal (cuadrático) y, por lo tanto, se puede usar para configurar fuentes de corriente/espejos y demás, ya que aprovechan una respuesta de voltaje de conducción frente a corriente no lineal del dispositivo activo.