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用二极管在MOS栅极做反接隔离,MOS居然还能导通,二极管这个缺陷务必注意!

前言

基于二极管的反向截止特性,二极管经常被用作隔离管,也就是把两个信号源隔离开来,避免互相之间的影响,这也是常规做法,一般我们在某个电路中希望用多个信号驱动同一开关时,一般会给每个信号源串联一个二极管来做隔离,从而避免信号源之间出现潜在通道互相影响。当然这个信号源你也可以理解成电源,比如有些产品需要外接电源和电池双电源进行供电,成本比较低的一种方案就是用两个二极管串联来做双电源供电的方案。

前段时间在做一个项目的时候,当时电路中有一个MOS管采用了双信号源驱动,然后在MOS的栅极就采用了双二极管隔离,实际的电路是比较复杂,为了便于讲解,就简化成了下面的电路,最终的结果是12V电源和MOS管栅极反向串联了一个二极管,本以为MOS管是不会导通的,但是MOS管居然导通了,接下来就分析一下这个问题。

问题剖析

二极管两端加上反向电压时,二极管PN结内部的少数载流子的会存在漂移运动,而这个漂移运动就形成了反向电流。一般小功率锗管的反向电流可达几十μA,而小功率硅管的反向电流要小得多,一般在0.1μA以下,当温度升高时,少数载流子数目增加,使反向电流增大,特性曲线下移,研究表明,温度每升高100℃,反向电流近似增大一倍。

对于肖特基二极管来说其漏电流会更高。一般小型肖特基二极管来说通常在μA级别,功率较大肖特基二极管其漏电流可以达到mA级别,这已经是一个很大的量级了。

那么回到我们的问题,即使MOS管栅极反向串联了一个二极管,在高温状态下,二极管的反向漏电流无需达到1mA,即便只是达到100μA,这就相当于一个100μA的电流源一直在给MOS管的栅极-源极寄生电容充电,把MOS管栅极-源极电压充至开启电压只是时间问题,所以MOS管肯定会导通的。

总结

通过以上分析,能发现,二极管的隔离并非是绝对的隔离,在一些特殊的场景之下,是达不到我们的预期隔离目的。

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