Diodo en símbolo MOSFET [duplicado]

Los MOSFET con un diodo en su símbolo son MOSFET de potencia , es decir, una clase de MOSFET cuya estructura tiene el canal entre la fuente y el drenaje orientado "verticalmente" en la estructura plana del chip.

A veces también se denominan MOSFET verticales por este motivo, y se designan también con las siglas DMOS, VMOS o VDMOS (estas siglas se refieren a la forma de la estructura vista en la sección transversal del chip o al hecho de que la estructura es vertical).

Esto permite una mayor disipación de potencia y manejo de mayor potencia, en comparación con los MOSFET laterales "más antiguos", cuyo canal "se encuentra plano" en la superficie del chip, como muestra la siguiente imagen:

La estructura vertical implica que se forma un diodo parásito entre la fuente y el drenaje, por eso ese diodo casi siempre se representa en el símbolo.

Los MOSFET de potencia comprenden una gran variedad de tecnologías específicas, desarrolladas por fabricantes individuales, que se encuentran bajo una gran cantidad de nombres comerciales, como: HEXFET, TRENCHMOS, etc. Todos son MOSFET de potencia y comparten el mismo símbolo.

HEXFET es solo el nombre comercial de un MOSFET de potencia de International Rectifier, por lo que no hay diferencia entre un MOSFET de potencia y un HEXFET en el sentido de que un HEXFET es solo un MOSFET de potencia producido con una tecnología patentada específica.

Tenga en cuenta que, en realidad, un MOSFET de potencia (pensado como un dispositivo discreto en un paquete) se compone de varios MOSFET individuales (llamados celdas) conectados en paralelo dentro del chip . Esto se hace para optimizar la eficiencia y la capacidad de manejo de energía del dispositivo.

Tenga en cuenta que "MOSFET de potencia" no significa necesariamente "alta potencia". El término se acuñó cuando los únicos MOSFET disponibles eran dispositivos diminutos que solo podían manejar milivatios de potencia, por lo tanto, cuando la nueva tecnología estuvo disponible, se denominaron "MOSFET de potencia" porque podían manejar mucha más potencia.

Tomando como ejemplo los dispositivos de gominolas comunes en la actualidad, el 2N7000 sigue siendo un MOSFET de potencia incluso si puede manejar solo 350 mW como máximo, mientras que el IRFZ44N puede manejar 94 W.

Hoy en día, los MOSFET laterales "más antiguos" son dispositivos muy especializados, que rara vez se utilizan como componentes discretos. En cambio, se utilizan mucho en la lógica digital: la omnipresente tecnología CMOS, que probablemente cubre el 99 % de la tecnología digital moderna, utiliza transistores MOSFET complementarios (canal P y canal N) como componentes básicos.

Tenga en cuenta que sigo diciendo MOSFET lateral "más antiguo" , esto es para evitar confusiones con una tecnología más moderna utilizada para hacer MOSFET de potencia, que emplea una estructura lateral (es decir, no vertical). Estos son dispositivos optimizados para aplicaciones lineales de potencia (es decir, donde el transistor funciona como un amplificador y no como un interruptor), mientras que el MOSFET de potencia vertical clásico es más adecuado para aplicaciones de conmutación.

EDITAR (para responder una duda expresada en comentarios y aclarar algunos puntos)

La elección del símbolo del diodo, rectificador vs Zener, es un tanto arbitraria. El símbolo Zener se elige, muy probablemente, para resaltar el hecho de que, incluso cuando el MOSFET está APAGADO, existe una limitación en el Vds máximo debido a que el diodo se rompe. Muchos dispositivos se caracterizan en ese sentido. Vea, por ejemplo, la hoja de datos 2N7000 que vinculé arriba (énfasis amarillo mío):

Al igual que con cualquier diodo, si el dispositivo se descompone, corre el riesgo de dañarlo. Entrar en ruptura no es en sí mismo dañino, pero en esa región la corriente aumenta muy rápidamente y, en consecuencia, la potencia disipada también.

Los diodos Zener reales están bien caracterizados y su voltaje de ruptura se especifica con un rango bien definido, por lo tanto, siempre puede controlar y limitar la corriente para que la potencia no exceda las clasificaciones máximas del dispositivo.

En un MOSFET, u otros diodos que no sean Zener, el voltaje BD se suele dar como un valor mínimo, es decir, te dan ese valor para garantizar un valor máximo seguro para Vds. No especifican un valor máximo de voltaje BD. Esto significa que, tomando ese 2N7000G como ejemplo, puede ingresar un desglose a (digamos) 60V, 70V o incluso a 80V.

Por lo tanto, no tiene medios, leyendo la hoja de datos, para garantizar que la disipación de energía esté bajo control: si aplica 65V, por ejemplo, podría haber ingresado apenas BD, por lo que el producto VI es pequeño y puede ser manejado por el dispositivo, o puede estar en BD completo, donde la corriente es enorme y el producto VI supera las clasificaciones del dispositivo.

En realidad , todos los MOSFET tienen dos diodos (parásitos).

Esto muestra cómo se puede construir un MOSFET en un chip:

Tenga en cuenta que tanto el drenaje como la fuente tienen una unión PN con el sustrato (la región morada). Estas uniones PN forman un diodo, por lo que entre el drenaje y el sustrato hay un diodo y entre la fuente y el sustrato hay un diodo.

Los HEXFET y otros dispositivos MOSFET orientados verticalmente pueden tener una acumulación diferente, pero las uniones PN, los diodos Drain-Bulk y Source-Bulk siempre estarán presentes.

La mayoría de los MOSFET discretos no tienen una conexión de sustrato separada, sino que la fuente y el sustrato están en cortocircuito. Para usar el MOSFET correctamente, esto debe hacerse de todos modos, por lo que se hace en el paquete.

Eso deja el diodo de drenaje-sustrato y dado que la fuente y el sustrato están en cortocircuito, este diodo se encuentra entre los contactos de drenaje y fuente.

Como habrá notado, algunos símbolos MOSFET incluyen este diodo Drain-Source en el símbolo solo para mayor claridad, otros no. Pero no importa lo que muestre el símbolo, ese diodo siempre estará presente ya que es una estructura intrínseca de cualquier transistor MOS.