今天來說 兩(liang) 個(ge) 問題：

1、MOS管導通電流能否反著流？D到S，S到D方向隨意？

2、MOS管體(ti) 二極管能過多大的電流？

為(wei) 啥會(hui) 有這兩(liang) 個(ge) 問題？

我們(men) 在最開始學習(xi) MOS管的時候，應該都是從(cong) NMOS開始的，電流的方向都是從(cong) D到S的。

而實際應用電路，NMOS會(hui) 有電流從(cong) S到D的情況，比如下麵這個(ge) NMOS管防電源反接電路（僅(jin) 僅(jin) 是個(ge) 示意圖，實際電路需要多考慮一些因素）。

原理我還是先大致說下。

1、在電源正常接入的時候

電源正極VCC經過後級負載電路接到體(ti) 二極管，那麽(me) 體(ti) 二極管就會(hui) 導通，於(yu) 是此時S極的電壓就約為(wei) 0.7V左右（體(ti) 二極管導通電壓）。

同時柵極G極接的是VCC，所以Vgs=Vcc-0.7V>Vgsth，NMOS管會(hui) 導通。NMOS管導通之後，導通壓降基本為(wei) 0，那麽(me) Vgs=Vcc，MOS管維持導通狀態。

這樣整體(ti) 電源通路就是通的，電源給後級負載供上了電，後級電路正常工作。

這裏有一點需要特別注意，就是此時MOS管的電流是S到D的，與(yu) 往常我們(men) 經常見的D到S是反的。

2、在電源接反的時候（電源和地接反了）

柵極G接電源負極，也就是0V，S極經過負載接到了電源負極，也就是0V，所以Vgs=0V，MOS管也不導通。

與(yu) 此同時， D極為(wei) Vcc，S極為(wei) 0V，體(ti) 二極管反向偏置，也不導通，所以無法通過NMOS管流過電流。

對於(yu) 負載來說，就是電源斷開了。

接反的電源不會(hui) 懟到後麵的負載上麵，所以後級電路就不會(hui) 燒了，我們(men) 隻要把前麵的電源正負極接對，那麽(me) 後級電路又能正常工作了，如此，便實現了防反接的功能。

需要說一點，這裏的防反接並不是說電源接反了，後級電路也還能工作。而是電源接反了，後級電路不會(hui) 冒煙燒壞了。

我以前乍一看到這個(ge) 電路的時候，其實是心裏打鼓的

這個(ge) MOS管導通時，電流能反著流？D到S，S到D無所謂嗎？

除了這個(ge) 電流的方向問題，還有就是MOS管的體(ti) 二極管問題，這個(ge) 二極管能過多大的電流？

如果不了解，會(hui) 認為(wei) 這個(ge) 二極管能流過的電流非常小，因為(wei) 它還有一個(ge) 名稱叫“寄生二極管”，很容易被它騙。

寄生二字，會(hui) 很容易讓人聯想到寄生電感，寄生電容，而這兩(liang) 個(ge) 東(dong) 西一般都是很小的，所以很容易誤認為(wei) 這個(ge) 寄生二極管也很弱，過不了比較大的電流。

問題解答

這兩(liang) 個(ge) 問題，其實用一個(ge) 電路就能解答了，就是下麵這個(ge) BUCK電路。

應該都知道上麵這是個(ge) buck電路吧，下管是NMOS管，在上管斷開，下管導通的時候，電感的電流來源於(yu) 下管。

也就是說，下管NMOS的電流方向是從(cong) S到D的，也就是反著流，並且這個(ge) 電流可以是很大的，因為(wei) 電感的電流是可以比較大的，跟負載有關(guan) 。

除此之外，從(cong) 之前的文章《BUCK的振鈴實驗與(yu) 分析》裏麵我們(men) 也知道，BUCK在開關(guan) 切換的時候，會(hui) 存在死區時間（上管和下管都不導通的時候）。而電感的電流是不能斷的，死區時間電感的電流就是走的下管的體(ti) 二極管。

又因為(wei) 電感的電流取決(jue) 於(yu) 負載電流，是可以到幾安培的，所以說下管的體(ti) 二極管的電流也是可以很大的。

那MOS管的體(ti) 二極管電流最大能到多少呢？選型的時候需要考慮嗎？

很多MOS管是不標注這個(ge) 參數的，但是也有一些廠家標注了，比如這個(ge) NMOS管SI9804

從(cong) 上麵手冊(ce) 看到，可以通過的持續電流是2.1A。

這個(ge) 是怎麽(me) 來的呢？

這個(ge) 我覺得可能是根據功耗限製來的。

如果通過的電流時間很短，那麽(me) 可以通過更大一點的電流，如果時間比較長，那麽(me) 流過的電流就不能太大。

從(cong) 上圖可以看到，環境溫度25℃的最大功耗是2.5W。這麽(me) 看的話，前麵說的持續電流是2.1A，應該也是根據功耗限製來的。

根據常規矽二極管，通過2.1A電流時，導通壓降大概是1V左右，那麽(me) 功耗就是P=2.1A*1V=2.1W，跟2.5W也差不太多。

當然，以上隻是我的猜測而已，並沒有找到什麽(me) 比較官方的說法。

一個(ge) 更詳細的手冊(ce)

寫(xie) 到這裏，我又找到一個(ge) 更為(wei) 詳細的MOS管手冊(ce) ，英飛淩的NMOS管BSC059N04LS6，裏麵有詳細介紹體(ti) 二極管的過流能力，包括持續和瞬間的電流。

這個(ge) 手冊(ce) 讓我確信了上麵的猜測。

下麵是BSC059N04LS6手冊(ce) 裏麵的體(ti) 二極管的參數

從(cong) 上表直接可以看到，體(ti) 二極管的持續電流是可以到38A，脈衝(chong) 電流是可以到236A的，同時，也可以看到，二極管最大導通電壓是1V。

可能會(hui) 有些詫異，這個(ge) 二極管持續電流能到38A這麽(me) 大？

實際應用自然是到不了，我們(men) 需要注意上麵是有個(ge) 條件，那就是Tc=25℃的，c是case，也就是外殼保持25℃情況下的。

我們(men) 實際應用中，如果不加特別的散熱措施，肯定是沒法保證這個(ge) MOS外殼是這個(ge) 溫度，自然也就不能持續通過38A的電流。

不過這也無關(guan) 緊要，我們(men) 僅(jin) 僅(jin) 是看這個(ge) 參數的意義(yi) ，想知道它是怎麽(me) 來的。

我們(men) 再看看手冊(ce) 裏麵的功耗限製

可以看到，在Tc=25℃時，功耗限製是38W，前麵知道導通電壓是1V，電流限製是38A，正好功耗限製等於(yu) 電壓乘以電流，這也太巧了。

所以，體(ti) 二極管能通過的電流就是根據功耗限製來的沒跑了。

同時，我們(men) 看到，在Ta=25℃，功耗限製是3W，這個(ge) Ta就是環境溫度了，這個(ge) 與(yu) 實際使用情況應該是更為(wei) 接近的（不使用特別散熱措施）。

如果用這個(ge) 值計算，那麽(me) 體(ti) 二極管能持續通過的電流也就是3W/1V=3A左右，當然，這個(ge) 是我的推測，手冊(ce) 裏麵沒寫(xie) 。

到這裏，至少我們(men) 應該知道了，體(ti) 二極管還是能過比較大的電流的。

當然，還有一個(ge) 問題，上麵說的是持續的電流，必然還有瞬間電流的問題，瞬間電流能過多大呢？

這個(ge) 問題反而更為(wei) 重要一點，因為(wei) 正常使用中，我們(men) 不會(hui) 給MOS管的體(ti) 二極管通過持續時間比較長的電流。如果有這個(ge) 需要，我們(men) 直接讓MOS管導通不就好了嗎，功耗還能更低。

前麵舉(ju) 例的BUCK中，體(ti) 二極管也隻是在死區時間才會(hui) 有電流通過，這個(ge) 時間是相當短暫的。

所以這個(ge) 瞬間能過多大的電流反而更值得看一看。

我們(men) 還是看BSC059N04LS6的手冊(ce) ，因為(wei) 它都直接標出來了。

這個(ge) 管子導通電流可以到59A，在10us時間內(nei) 能通過的電流是236A，而體(ti) 二極管也是236A，二者是相同的，而且都很大，也就是說體(ti) 二極管的瞬間電流根本就不會(hui) 成為(wei) 使用的瓶頸。

也許這就是為(wei) 什麽(me) 我們(men) 很少去關(guan) 注MOS管的體(ti) 二極管的電流，隻看MOS管導通電流夠不夠大。

以上內(nei) 容小結一下：

1、MOS導通後電流方向其實可以雙向流動，可以從(cong) d到s，也可以從(cong) s到d。

2、MOS管體(ti) 二極管的持續電流可以根據MOS管的功耗限製來計算，

3、MOS管體(ti) 二極管瞬間可以通過的電流，等於(yu) NMOS管導通後瞬間可以通過的電流，一般不會(hui) 是瓶頸

本來寫(xie) 到這裏，文章也已經可以結束了，不過我還是想著能不能從(cong) MOS管的原理上看出上麵的內(nei) 容。

以下是我的一些理解，供參考。

NMOS管的結構

我們(men) 看一下NMOS管的結構。

以NMOS為(wei) 例，如上圖，S和D都是摻雜濃度比較高的N型半導體(ti) ，襯底為(wei) P型半導體(ti) ，並且襯底和S極是接到一起的。

在Vgs電壓大於(yu) 門限電壓Vth時，也就是柵極相對襯底帶正電，它會(hui) 將P型襯底中的少子（電子）吸引到P型襯底上麵，形成反型層，也就是導電溝道。

這時，我們(men) 會(hui) 看到，S和D本身是N型半導體(ti) ，有很多自由電子，S和D之間也有很多電子，也可以導電。

也就是說，S和D之間，是連通的，到處都有自由電子，可以移動。

因此，我們(men) 給S和D之間加上電壓，就會(hui) 形成電流，而且是不管電壓的方向如何，隻要有電壓，就能形成電流，二者沒有什麽(me) 差別。

也就說，電流可以雙向流動，可以從(cong) D到S，也可以從(cong) S到D。

我們(men) 接著看體(ti) 二極管的過流能力

P和N型半導體(ti) 放到一起，總會(hui) 形成PN結，也就是二極管。S和D之間體(ti) 二極管實際是漏極D與(yu) 襯底形成的，因為(wei) S和襯底是接到一起的，那麽(me) 也就是D和S之間有個(ge) 體(ti) 二極管了。

MOS管導通，原理就是因為(wei) 柵極吸引了P型襯底裏麵的少子（電子），形成了導電溝道，這個(ge) 溝道想想也應該比較窄，但是它已經能夠支撐起Id的電流了（MOS管導通時電流，每個(ge) NMOS都有這個(ge) 參數）。

那麽(me) 作為(wei) 體(ti) 積大，麵積也大的襯底，它與(yu) 漏極形成的PN結，自然流過的電流達到Id沒啥問題（不考慮溫度的話）。

不過因為(wei) 形成的溝道阻值很低，不怎麽(me) 發熱，而PN結總有個(ge) 導通壓降，流過電流會(hui) 發熱，這是個(ge) 大劣勢，所以體(ti) 二極管受製於(yu) 這個(ge) 發熱的問題。

所以最終的結果就是，我們(men) 會(hui) 看到體(ti) 二極管流過的持續電流受製於(yu) MOS管的功耗。

以上關(guan) 於(yu) 原理的說法，看著是自洽的，純屬個(ge) 人看法，如有問題，歡迎在留言區指正。