PMOS是什么-PMOS工作原理、化学物品(pin)介绍(shao)及与NMOS的区别详解-KIA MOS管
信息(xi)来源：本站(zhan) 日(ri)期(qi)：2018-08-28
PMOS是指n型衬底、p沟道(dao)，靠空穴的(de)流(liu)动运送电流(liu)的(de)MOS管。
PMOS晶(jing)体(ti)管(guan)(guan)的(de)空(kong)穴迁(qian)移率(lv)低(di)，因而在MOS晶(jing)体(ti)管(guan)(guan)的(de)几何尺(chi)寸和工(gong)作电(dian)(dian)(dian)压绝(jue)对值(zhi)相等的(de)情况下，PMOS晶(jing)体(ti)管(guan)(guan)的(de)跨导(dao)小(xiao)于(yu)N沟(gou)道MOS晶(jing)体(ti)管(guan)(guan)。此外(wai)，P沟(gou)道MOS晶(jing)体(ti)管(guan)(guan)阈(yu)值(zhi)电(dian)(dian)(dian)压的(de)绝(jue)对值(zhi)一般偏高(gao)，要求有较高(gao)的(de)工(gong)作电(dian)(dian)(dian)压。它的(de)供电(dian)(dian)(dian)电(dian)(dian)(dian)源的(de)电(dian)(dian)(dian)压大(da)小(xiao)和极性，与双(shuang)极型晶(jing)体(ti)管(guan)(guan)——晶(jing)体(ti)管(guan)(guan)逻辑电(dian)(dian)(dian)路不兼容。PMOS因逻辑摆幅大(da)，充电(dian)(dian)(dian)放电(dian)(dian)(dian)过程长，加之器件跨导(dao)小(xiao)，所(suo)以(yi)工(gong)作速度更低(di)，在NMOS电(dian)(dian)(dian)路（见N沟(gou)道金属—氧(yang)化物—半(ban)导(dao)体(ti)集成电(dian)(dian)(dian)路）出现之后，多数已为NMOS电(dian)(dian)(dian)路所(suo)取代。只是，因PMOS电(dian)(dian)(dian)路工(gong)艺简单，价格便宜，有些中规模(mo)和小(xiao)规模(mo)数字控制电(dian)(dian)(dian)路仍采(cai)用PMOS电(dian)(dian)(dian)路技(ji)术。
PMOS的(de)(de)工(gong)作(zuo)(zuo)原理与NMOS相(xiang)类(lei)(lei)似(si)。因为PMOS是(shi)N型(xing)(xing)硅衬(chen)底，其中(zhong)的(de)(de)多(duo)数(shu)载流(liu)子(zi)是(shi)空(kong)穴，少(shao)数(shu)载流(liu)子(zi)是(shi)电(dian)子(zi)，源漏(lou)区的(de)(de)掺杂类(lei)(lei)型(xing)(xing)是(shi)P型(xing)(xing)，所以，PMOS的(de)(de)工(gong)作(zuo)(zuo)条件是(shi)在(zai)栅上相(xiang)对于源极施加(jia)负电(dian)压，亦即在(zai)PMOS的(de)(de)栅上施加(jia)的(de)(de)是(shi)负电(dian)荷(he)电(dian)子(zi)，而在(zai)衬(chen)底感应的(de)(de)是(shi)可运动的(de)(de)正电(dian)荷(he)空(kong)穴和带固定正电(dian)荷(he)的(de)(de)耗尽层，不考(kao)虑二氧化硅中(zhong)存在(zai)的(de)(de)电(dian)荷(he)的(de)(de)影(ying)响(xiang)，衬(chen)底中(zhong)感应的(de)(de)正电(dian)荷(he)数(shu)量就等于PMOS栅上的(de)(de)负电(dian)荷(he)的(de)(de)数(shu)量。当(dang)达到强反(fan)型(xing)(xing)时，在(zai)相(xiang)对于源端为负的(de)(de)漏(lou)源电(dian)压的(de)(de)作(zuo)(zuo)用下，源端的(de)(de)正电(dian)荷(he)空(kong)穴经过导(dao)通的(de)(de)P型(xing)(xing)沟道(dao)到达漏(lou)端，形(xing)成从(cong)源到漏(lou)的(de)(de)源漏(lou)电(dian)流(liu)。同样地(di)，VGS越(yue)(yue)(yue)负(绝对值越(yue)(yue)(yue)大(da))，沟道(dao)的(de)(de)导(dao)通电(dian)阻越(yue)(yue)(yue)小，电(dian)流(liu)的(de)(de)数(shu)值越(yue)(yue)(yue)大(da)。
与NMOS一样，导通的PMOS的工作区域也(ye)分为非饱(bao)和(he)区，临界饱(bao)和(he)点和(he)饱(bao)和(he)区。当然，不论NMOS还是(shi)PMOS，当未(wei)形(xing)成反型沟(gou)道时(shi)，都处于截止区，其(qi)电压(ya)条件是(shi)
VGS<VTN (NMOS)，
VGS>VTP (PMOS)，
值得(de)注意的是(shi)(shi)，PMOS的VGS和VTP都是(shi)(shi)负值。
PMOS集成(cheng)电(dian)(dian)路是(shi)一种适合(he)在低速、低频(pin)领域内应用(yong)的(de)(de)器(qi)件。PMOS集成(cheng)电(dian)(dian)路采用(yong)-24V电(dian)(dian)压(ya)供(gong)电(dian)(dian)。CMOS-PMOS接(jie)口电(dian)(dian)路采用(yong)两种电(dian)(dian)源供(gong)电(dian)(dian)。采用(yong)直接(jie)接(jie)口方式，一般CMOS的(de)(de)电(dian)(dian)源电(dian)(dian)压(ya)选(xuan)择在10～12V就能满足PMOS对输(shu)入电(dian)(dian)平的(de)(de)要求。MOS场(chang)效应晶体管具(ju)有很高(gao)的(de)(de)输(shu)入阻抗，在电(dian)(dian)路中便(bian)于(yu)直接(jie)耦合(he)，容(rong)易制成(cheng)规模大的(de)(de)集成(cheng)电(dian)(dian)路。
PMOs即periodic mesoporous organosilicas，介孔(kong)硅基有(you)(you)机(ji)-无机(ji)杂(za)(za)化材料(liao)(liao)。它是一种分子(zi)水平上有(you)(you)机(ji)组分与无机(ji)组分在孔(kong)壁(bi)中(zhong)(zhong)杂(za)(za)化的(de)材料(liao)(liao)，这(zhei)类材料(liao)(liao)有(you)(you)着许多(duo)独(du)特的(de)性(xing)质：有(you)(you)机(ji)官(guan)能团均匀分布在孔(kong)壁(bi)中(zhong)(zhong)且不堵塞孔(kong)道，有(you)(you)利(li)于客体分子(zi)的(de)引(yin)入和扩散；骨架中(zhong)(zhong)的(de)有(you)(you)机(ji)官(guan)能团可以在一定程(cheng)度L调(diao)节材料(liao)(liao)的(de)物化性(xing)质，如(ru)机(ji)械性(xing)能，亲/疏(shu)水性(xing)；可以同时实现对孔(kong)道和孔(kong)壁(bi)功能性(xing)的(de)调(diao)变．正(zheng)因如(ru)此，PMOs已成为(wei)当今材料(liao)(liao)科(ke)学领域的(de)一个研究(jiu)热点。
上世纪(ji)90年代初以(yi)(yi)M41S(Mobile composite of matter)及(ji)(ji)FSM(folded sheets mesoporous materi-al)为(wei)代表(biao)的(de)(de)(de)(de)有(you)(you)(you)(you)序(xu)介(jie)(jie)(jie)(jie)孔(kong)(kong)氧(yang)(yang)(yang)化(hua)(hua)硅材(cai)(cai)(cai)料(liao)的(de)(de)(de)(de)报道(dao)掀(xian)起了(le)介(jie)(jie)(jie)(jie)孔(kong)(kong)材(cai)(cai)(cai)料(liao)的(de)(de)(de)(de)合(he)(he)成和(he)(he)应用(yong)研(yan)(yan)究(jiu)的(de)(de)(de)(de)热潮(chao)。一(yi)(yi)方面，有(you)(you)(you)(you)序(xu)介(jie)(jie)(jie)(jie)孔(kong)(kong)材(cai)(cai)(cai)料(liao)的(de)(de)(de)(de)出现突(tu)破了(le)微孔(kong)(kong)材(cai)(cai)(cai)料(liao)(如沸石)的(de)(de)(de)(de)孔(kong)(kong)径(jing)限制，可(ke)以(yi)(yi)在有(you)(you)(you)(you)机(ji)(ji)(ji)(ji)大(da)分(fen)(fen)子(zi)(zi)、生物(wu)(wu)(wu)大(da)分(fen)(fen)子(zi)(zi)的(de)(de)(de)(de)固载、催化(hua)(hua)转(zhuan)化(hua)(hua)等(deng)领域中(zhong)得(de)到应用(yong)；另(ling)一(yi)(yi)方面，介(jie)(jie)(jie)(jie)孔(kong)(kong)材(cai)(cai)(cai)料(liao)中(zhong)不(bu)同(tong)取向(xiang)(xiang)、不(bu)同(tong)尺寸及(ji)(ji)不(bu)同(tong)连通(tong)度的(de)(de)(de)(de)孔(kong)(kong)道(dao)作为(wei)理想的(de)(de)(de)(de)纳米反应器，可(ke)以(yi)(yi)用(yong)来组(zu)(zu)装和(he)(he)限域金属(shu)配合(he)(he)物(wu)(wu)(wu)及(ji)(ji)生物(wu)(wu)(wu)大(da)分(fen)(fen)子(zi)(zi)，定向(xiang)(xiang)合(he)(he)成纳米粒子(zi)(zi)等(deng)．最初的(de)(de)(de)(de)介(jie)(jie)(jie)(jie)孔(kong)(kong)材(cai)(cai)(cai)料(liao)的(de)(de)(de)(de)孔(kong)(kong)壁(bi)组(zu)(zu)成为(wei)氧(yang)(yang)(yang)化(hua)(hua)硅，为(wei)了(le)拓展其(qi)在不(bu)同(tong)领域的(de)(de)(de)(de)应用(yong)，研(yan)(yan)究(jiu)者们致力于(yu)扩展其(qi)孔(kong)(kong)壁(bi)组(zu)(zu)成的(de)(de)(de)(de)研(yan)(yan)究(jiu)，包括(kuo)杂原子(zi)(zi)掺杂介(jie)(jie)(jie)(jie)孔(kong)(kong)氧(yang)(yang)(yang)化(hua)(hua)硅，介(jie)(jie)(jie)(jie)孔(kong)(kong)金属(shu)氧(yang)(yang)(yang)化(hua)(hua)物(wu)(wu)(wu)、金属(shu)、硫化(hua)(hua)物(wu)(wu)(wu)、碳、聚合(he)(he)物(wu)(wu)(wu)等(deng)，以(yi)(yi)及(ji)(ji)对介(jie)(jie)(jie)(jie)孔(kong)(kong)氧(yang)(yang)(yang)化(hua)(hua)硅进行有(you)(you)(you)(you)机(ji)(ji)(ji)(ji)修饰怛¨．其(qi)中(zhong)有(you)(you)(you)(you)机(ji)(ji)(ji)(ji)修饰是(shi)扩展其(qi)应用(yong)的(de)(de)(de)(de)最为(wei)便捷(jie)也最为(wei)灵活(huo)的(de)(de)(de)(de)途径(jing)之一(yi)(yi)。对于(yu)有(you)(you)(you)(you)机(ji)(ji)(ji)(ji)官能化(hua)(hua)的(de)(de)(de)(de)介(jie)(jie)(jie)(jie)孑L氧(yang)(yang)(yang)化(hua)(hua)硅材(cai)(cai)(cai)料(liao)主(zhu)要分(fen)(fen)为(wei)表(biao)面结(jie)合(he)(he)型(xing)(xing)及(ji)(ji)桥键型(xing)(xing)有(you)(you)(you)(you)机(ji)(ji)(ji)(ji)一(yi)(yi)无(wu)机(ji)(ji)(ji)(ji)介(jie)(jie)(jie)(jie)孔(kong)(kong)材(cai)(cai)(cai)料(liao)两(liang)种。表(biao)面结(jie)合(he)(he)型(xing)(xing)有(you)(you)(you)(you)机(ji)(ji)(ji)(ji)一(yi)(yi)无(wu)机(ji)(ji)(ji)(ji)介(jie)(jie)(jie)(jie)孔(kong)(kong)材(cai)(cai)(cai)料(liao)可(ke)以(yi)(yi)通(tong)过(guo)(guo)后嫁接(jie)(jie)或共缩聚两(liang)种方式将有(you)(you)(you)(you)机(ji)(ji)(ji)(ji)基(ji)(ji)团(tuan)引入到介(jie)(jie)(jie)(jie)孔(kong)(kong)材(cai)(cai)(cai)料(liao)的(de)(de)(de)(de)孔(kong)(kong)道(dao)中(zhong)。引入的(de)(de)(de)(de)有(you)(you)(you)(you)机(ji)(ji)(ji)(ji)基(ji)(ji)团(tuan)还可(ke)以(yi)(yi)通(tong)过(guo)(guo)进一(yi)(yi)步的(de)(de)(de)(de)化(hua)(hua)学反应衍(yan)生出新的(de)(de)(de)(de)活(huo)性中(zhong)心。表(biao)面结(jie)合(he)(he)型(xing)(xing)有(you)(you)(you)(you)机(ji)(ji)(ji)(ji)一(yi)(yi)无(wu)机(ji)(ji)(ji)(ji)介(jie)(jie)(jie)(jie)孔(kong)(kong)材(cai)(cai)(cai)料(liao)的(de)(de)(de)(de)活(huo)性位比较容(rong)易(yi)接(jie)(jie)近，可(ke)选的(de)(de)(de)(de)有(you)(you)(you)(you)机(ji)(ji)(ji)(ji)基(ji)(ji)团(tuan)种类(lei)也相对较多。但这(zhei)种方法合(he)(he)成的(de)(de)(de)(de)材(cai)(cai)(cai)料(liao)存在有(you)(you)(you)(you)机(ji)(ji)(ji)(ji)基(ji)(ji)团(tuan)分(fen)(fen)布不(bu)均匀，占用(yong)孔(kong)(kong)道(dao)空间降低孔(kong)(kong)容(rong)等(deng)缺(que)点。桥键型(xing)(xing)有(you)(you)(you)(you)机(ji)(ji)(ji)(ji)一(yi)(yi)无(wu)机(ji)(ji)(ji)(ji)介(jie)(jie)(jie)(jie)孔(kong)(kong)材(cai)(cai)(cai)料(liao)，简称PMOs（Periodic Mesoporous Organosilicas)，是(shi)指(zhi)有(you)(you)(you)(you)机(ji)(ji)(ji)(ji)基(ji)(ji)团(tuan)存在于(yu)材(cai)(cai)(cai)料(liao)的(de)(de)(de)(de)孔(kong)(kong)壁(bi)结(jie)构中(zhong)的(de)(de)(de)(de)有(you)(you)(you)(you)机(ji)(ji)(ji)(ji)一(yi)(yi)无(wu)机(ji)(ji)(ji)(ji)介(jie)(jie)(jie)(jie)孔(kong)(kong)材(cai)(cai)(cai)料(liao)。
在实际项目(mu)中，我们基本都用增(zeng)强型
mos管(guan)，分(fen)为N沟(gou)道(dao)和P沟(gou)道(dao)两种。我们常用的是(shi)NMOS，因为其(qi)导通(tong)电(dian)阻小，且容易制造。在(zai)MOS管(guan)原理图上可以看(kan)到，漏极和源极之间有一(yi)个寄生二(er)极管(guan)。这个叫体二(er)极管(guan)，在(zai)驱动(dong)感性负载（如马(ma)达），这个二(er)极管(guan)很重要。顺便说一(yi)句(ju)，体二(er)极管(guan)只在(zai)单个的MOS管(guan)中存在(zai)，在(zai)集成电(dian)路(lu)芯片内部通(tong)常是(shi)没有的。
NMOS的(de)特性(xing)，Vgs大(da)于(yu)(yu)一定(ding)的(de)值就(jiu)会导通，适合用于(yu)(yu)源极(ji)接地时(shi)的(de)情况（低端驱(qu)动），只要(yao)栅极(ji)电压(ya)达到4V或10V就(jiu)可(ke)以了(le)。 PMOS的(de)特性(xing)，Vgs小(xiao)于(yu)(yu)一定(ding)的(de)值就(jiu)会导通，适合用于(yu)(yu)源极(ji)接VCC时(shi)的(de)情况（高(gao)端驱(qu)动）。但是，虽(sui)然PMOS可(ke)以很方便地用作(zuo)高(gao)端驱(qu)动，但由于(yu)(yu)导通电阻大(da)，价格贵，替换种类少(shao)等原因，在高(gao)端驱(qu)动中，通常还是使(shi)用NMOS。
不(bu)管是(shi)(shi)NMOS还是(shi)(shi)PMOS，导(dao)(dao)通(tong)(tong)(tong)后(hou)都有导(dao)(dao)通(tong)(tong)(tong)电阻存在，这(zhei)样电流就会(hui)在这(zhei)个(ge)电阻上消耗(hao)能(neng)(neng)量，这(zhei)部分消耗(hao)的(de)(de)(de)能(neng)(neng)量叫做(zuo)导(dao)(dao)通(tong)(tong)(tong)损(sun)耗(hao)。选择(ze)导(dao)(dao)通(tong)(tong)(tong)电阻小(xiao)的(de)(de)(de)MOS管会(hui)减小(xiao)导(dao)(dao)通(tong)(tong)(tong)损(sun)耗(hao)。现(xian)在的(de)(de)(de)小(xiao)功率MOS管导(dao)(dao)通(tong)(tong)(tong)电阻一般(ban)在几(ji)十毫(hao)欧左(zuo)右，几(ji)毫(hao)欧的(de)(de)(de)也(ye)有。 MOS在导(dao)(dao)通(tong)(tong)(tong)和截止(zhi)的(de)(de)(de)时候(hou)，一定不(bu)是(shi)(shi)在瞬间完成(cheng)的(de)(de)(de)。
MOS两(liang)端的(de)(de)(de)电(dian)(dian)(dian)压(ya)(ya)(ya)有(you)一(yi)(yi)个(ge)下降(jiang)的(de)(de)(de)过程(cheng)，流过的(de)(de)(de)电(dian)(dian)(dian)流有(you)一(yi)(yi)个(ge)上(shang)升的(de)(de)(de)过程(cheng)，在(zai)这段时间(jian)内，MOS管的(de)(de)(de)损失是电(dian)(dian)(dian)压(ya)(ya)(ya)和电(dian)(dian)(dian)流的(de)(de)(de)乘(cheng)积，叫做开(kai)关(guan)(guan)损失。通(tong)(tong)常开(kai)关(guan)(guan)损失比导通(tong)(tong)损失大(da)得(de)多，而且开(kai)关(guan)(guan)频率越高，损失也(ye)越大(da)。 导通(tong)(tong)瞬(shun)间(jian)电(dian)(dian)(dian)压(ya)(ya)(ya)和电(dian)(dian)(dian)流的(de)(de)(de)乘(cheng)积很(hen)大(da)，造成的(de)(de)(de)损失也(ye)就很(hen)大(da)。缩短(duan)开(kai)关(guan)(guan)时间(jian)，可以(yi)减小每次导通(tong)(tong)时的(de)(de)(de)损失；降(jiang)低开(kai)关(guan)(guan)频率，可以(yi)减小单位(wei)时间(jian)内的(de)(de)(de)开(kai)关(guan)(guan)次数。这两(liang)种办法都可以(yi)减小开(kai)关(guan)(guan)损失。
跟双极性(xing)晶(jing)体管相比，一(yi)般认为使(shi)MOS管导通不需(xu)(xu)要(yao)(yao)电(dian)(dian)(dian)流(liu)，只要(yao)(yao)GS电(dian)(dian)(dian)压高于一(yi)定的(de)(de)值，就可(ke)(ke)以(yi)了(le)。这个(ge)很容易做(zuo)到，但(dan)是，我们(men)还(hai)需(xu)(xu)要(yao)(yao)速度。 在(zai)MOS管的(de)(de)结(jie)构中可(ke)(ke)以(yi)看到，在(zai)GS，GD之(zhi)间存在(zai)寄生电(dian)(dian)(dian)容，而MOS管的(de)(de)驱动(dong)，实际上就是对电(dian)(dian)(dian)容的(de)(de)充(chong)放电(dian)(dian)(dian)。对电(dian)(dian)(dian)容的(de)(de)充(chong)电(dian)(dian)(dian)需(xu)(xu)要(yao)(yao)一(yi)个(ge)电(dian)(dian)(dian)流(liu)，因为对电(dian)(dian)(dian)容充(chong)电(dian)(dian)(dian)瞬(shun)间可(ke)(ke)以(yi)把电(dian)(dian)(dian)容看成短路(lu)，所以(yi)瞬(shun)间电(dian)(dian)(dian)流(liu)会比较大。选择/设计MOS管驱动(dong)时(shi)第一(yi)要(yao)(yao)注意的(de)(de)是可(ke)(ke)提供(gong)瞬(shun)间短路(lu)电(dian)(dian)(dian)流(liu)的(de)(de)大小。
第二(er)注(zhu)意的是，普遍用于高(gao)端(duan)驱动的NMOS，导通时需要(yao)是栅极(ji)电(dian)(dian)(dian)压大于源(yuan)极(ji)电(dian)(dian)(dian)压。而高(gao)端(duan)驱动的MOS管导通时源(yuan)极(ji)电(dian)(dian)(dian)压与漏极(ji)电(dian)(dian)(dian)压（VCC）相同，所(suo)以(yi)这时栅极(ji)电(dian)(dian)(dian)压要(yao)比(bi)VCC大4V或10V。如果在同一个系统里，要(yao)得(de)到(dao)(dao)比(bi)VCC大的电(dian)(dian)(dian)压，就(jiu)要(yao)专门的升压电(dian)(dian)(dian)路(lu)了(le)。很多马达驱动器都集成了(le)电(dian)(dian)(dian)荷泵，要(yao)注(zhu)意的是应该选择合适的外(wai)接电(dian)(dian)(dian)容，以(yi)得(de)到(dao)(dao)足够的短路(lu)电(dian)(dian)(dian)流去驱动MOS管。
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