MOS管,P沟道MOS管工作原理

MOS管

MOS管(guan)(guan)是(shi)金属(shu)(metal)、氧化物(wu)(oxide)、半导(dao)体(ti)(ti)(semiconductor)场效应晶(jing)体(ti)(ti)管(guan)(guan)，或者称是(shi)金属(shu)—绝(jue)缘体(ti)(ti)(insulator)、半导(dao)体(ti)(ti)。MOS管(guan)(guan)的(de)(de)source和drain是(shi)可以对调(diao)的(de)(de)，他们都是(shi)在P型(xing)(xing)backgate中形成的(de)(de)N型(xing)(xing)区。在多(duo)数情(qing)况下，这个两(liang)个区是(shi)一样(yang)的(de)(de)，即使两(liang)端对调(diao)也不(bu)会(hui)影响器件(jian)的(de)(de)性能(neng)。这样(yang)的(de)(de)器件(jian)被认为是(shi)对称的(de)(de)。

下(xia)文(wen)会讲到(dao)P沟(gou)道(dao)MOS管(guan)(guan)工(gong)(gong)作原理，P沟(gou)道(dao)MOS晶(jing)体(ti)管(guan)(guan)的空穴迁(qian)移率低,因而(er)在MOS晶(jing)体(ti)管(guan)(guan)的几(ji)何尺寸和工(gong)(gong)作电(dian)(dian)压绝对值(zhi)相等的情况下(xia)，PMOS晶(jing)体(ti)管(guan)(guan)的跨(kua)导小于N沟(gou)道(dao)MOS晶(jing)体(ti)管(guan)(guan)。此外，P沟(gou)道(dao)MOS晶(jing)体(ti)管(guan)(guan)阈值(zhi)电(dian)(dian)压的绝对值(zhi)一般偏高，要求有较高的工(gong)(gong)作电(dian)(dian)压。它的供电(dian)(dian)电(dian)(dian)源(yuan)的电(dian)(dian)压大小和极性(xing),与双(shuang)极型晶(jing)体(ti)管(guan)(guan)——晶(jing)体(ti)管(guan)(guan)逻辑电(dian)(dian)路不兼(jian)容。

PMOS因逻辑摆幅大，充电(dian)(dian)放电(dian)(dian)过(guo)程长，加之器件跨导(dao)小(xiao)，所以(yi)工(gong)作速度更低，在NMOS电(dian)(dian)路(lu)(见N沟道金(jin)属(shu)—氧化(hua)物(wu)—半导(dao)体集成电(dian)(dian)路(lu))出现之后(hou)，多数已为NMOS电(dian)(dian)路(lu)所取代。只(zhi)是,因PMOS电(dian)(dian)路(lu)工(gong)艺简单,价格便宜，有些中规(gui)(gui)模和小(xiao)规(gui)(gui)模数字(zi)控(kong)制电(dian)(dian)路(lu)仍(reng)采用PMOS电(dian)(dian)路(lu)技术(shu)。

PMOS集成电(dian)路(lu)是一种(zhong)适合在低速(su)、低频(pin)领域(yu)内应用(yong)的(de)器件(jian)。PMOS集成电(dian)路(lu)采用(yong)-24V电(dian)压(ya)供电(dian)。如图(tu)所示的(de)CMOS-PMOS接口(kou)电(dian)路(lu)采用(yong)两种(zhong)电(dian)源供电(dian)。采用(yong)直接接口(kou)方式，一般(ban)CMOS的(de)电(dian)源电(dian)压(ya)选择在10～12V就能满足PMOS对(dui)输入电(dian)平(ping)的(de)要求。

MOS场效应晶体管(guan)具有很高的输入阻抗，在电路中便于(yu)直接耦合，容易(yi)制成规模(mo)大的集成电路。

P沟道MOS晶(jing)(jing)体(ti)管(guan)(guan)的(de)空穴迁(qian)移(yi)率低(di)，因而在MOS晶(jing)(jing)体(ti)管(guan)(guan)的(de)几何(he)尺寸(cun)和(he)工作电压(ya)绝(jue)对(dui)值相等的(de)情(qing)况下，PMOS晶(jing)(jing)体(ti)管(guan)(guan)的(de)跨导小(xiao)于N沟道MOS晶(jing)(jing)体(ti)管(guan)(guan) 。此外，P沟道MOS晶(jing)(jing)体(ti)管(guan)(guan)阈值电压(ya)的(de)绝(jue)对(dui)值普通(tong)偏高，恳求有较高的(de)工作电压(ya)。它的(de)供电电源的(de)电压(ya)大小(xiao)和(he)极性，与双极型晶(jing)(jing)体(ti)管(guan)(guan)——晶(jing)(jing)体(ti)管(guan)(guan)逻辑电路不兼容。

PMOS因逻(luo)辑摆(bai)幅(fu)大，充(chong)电(dian)(dian)放电(dian)(dian)过程(cheng)长，加之(zhi)器(qi)件跨导(dao)小，所以(yi)工(gong)作速度更(geng)低，在NMOS电(dian)(dian)路(见(jian)N沟道金属—氧化(hua)物—半导(dao)体集成电(dian)(dian)路)呈(cheng)现之(zhi)后，多数已为NMOS电(dian)(dian)路所取代。

只是(shi)，因PMOS电(dian)路工艺简单(dan)，价钱低价，有些(xie)中范(fan)围和小范(fan)围数字控制(zhi)电(dian)路仍采用(yong)(yong)PMOS电(dian)路技术(shu)。PMOS的(de)(de)特性，Vgs小于一定的(de)(de)值(zhi)就会导通，适宜用(yong)(yong)于源(yuan)极接VCC时的(de)(de)情况（高(gao)端驱(qu)动(dong)）。但是(shi)，固(gu)然PMOS可以很便当地(di)用(yong)(yong)作高(gao)端驱(qu)动(dong)，但由于导通电(dian)阻(zu)大(da)，价钱贵，交流(liu)种类少等缘由，在高(gao)端驱(qu)动(dong)中，通常还是(shi)运用(yong)(yong)NMOS。

p沟道mos管工作原理

p沟道mos管工作原理解析如下：

正常工作时(shi)，P沟道增强型MOS管的(de)衬(chen)底必需与源极相连，而漏心极的(de)电(dian)压Vds应为(wei)负值，以(yi)保证两个P区与衬(chen)底之间的(de)PN结均为(wei)反(fan)偏，同(tong)时(shi)为(wei)了在(zai)衬(chen)底顶(ding)表面左近构成导电(dian)沟道，栅(zha)极对源极的(de)电(dian)压Vgs也(ye)应为(wei)负。

1、Ｖds≠Ｏ的(de)情况导电沟道构成后，ＤＳ间加负(fu)向电压时，那么在源极与(yu)漏极之(zhi)间将有漏极电流Ｉd流通，而且Ｉd随Vds而增(zeng)加。

Ｉd沿沟(gou)道(dao)(dao)产生(sheng)的压降使(shi)沟(gou)道(dao)(dao)上各点与栅极(ji)间(jian)的电压不再相等，该(gai)电压削弱了栅极(ji)中负电荷电场的作用，使(shi)沟(gou)道(dao)(dao)从漏极(ji)到(dao)源极(ji)逐渐变窄。当Ｖds增大到(dao)使(shi)Ｖgd＝Ｖgs（TH），沟(gou)道(dao)(dao)在漏极(ji)左近(jin)呈(cheng)现预(yu)夹断．

2、Vds=0时，在(zai)栅源之(zhi)间(jian)加负(fu)电压Vgs，由于(yu)绝缘(yuan)层的存在(zai)，故没有电流，但是金属栅极被(bei)补充电而聚集负(fu)电荷(he)，Ｎ型半导体(ti)中(zhong)的多子(zi)电子(zi)被(bei)负(fu)电荷(he)排斥(chi)向体(ti)内运动(dong)，表面留下带正电的离(li)子(zi)，构成(cheng)耗(hao)尽层，随着Ｇ、Ｓ间(jian)负(fu)电压的增加，耗(hao)尽层加宽。

当(dang)Vgs增大到(dao)一定值时，衬底中(zhong)(zhong)的(de)空穴（少(shao)子）被(bei)栅(zha)极中(zhong)(zhong)的(de)负电荷(he)吸收到(dao)表面(mian)，在耗尽层和绝(jue)缘层之间(jian)构成一个Ｐ型薄(bo)层，称(cheng)反型层。

这个反型层就构成漏源之间(jian)的导电沟道，这时(shi)的Ｖgs称为(wei)开启电压(ya)Vgs（th），Vgs到Vgs（th）后再(zai)增(zeng)加，衬底(di)表面感应的空(kong)穴越多(duo)，反型层加宽(kuan)，而耗尽层的宽(kuan)度却不再(zai)变化，这样(yang)可以用Vgs的大小控制(zhi)导电沟道的宽(kuan)度。

PMOS的(de)Vgs小于一定的(de)值就会导(dao)通，适合用于源极(ji)接VCC时的(de)情况（高端驱动）。需要(yao)注意(yi)的(de)是，Vgs指的(de)是栅极(ji)G与源极(ji)S的(de)电(dian)压(ya)，即栅极(ji)低(di)于电(dian)源一定电(dian)压(ya)就导(dao)通，并(bing)非相对于地(di)的(de)电(dian)压(ya)。

但是因为(wei)PMOS导通内(nei)阻比较(jiao)大，所以只适用(yong)低功(gong)率的情况(kuang)。不过，大功(gong)率仍然使用(yong)N沟(gou)道MOS管。

MOS管的作用

1、可应用(yong)于(yu)(yu)放大(da)电(dian)路。由于(yu)(yu)MOS管放大(da)器(qi)(qi)的输入阻抗很高，因(yin)此(ci)耦合电(dian)容可以(yi)容量较小，不(bu)必使用(yong)电(dian)解(jie)电(dian)容器(qi)(qi)。

2、很高的(de)输(shu)入阻(zu)抗(kang)非常适合作阻(zu)抗(kang)变(bian)换。常用于多(duo)级(ji)放大(da)器的(de)输(shu)入级(ji)作阻(zu)抗(kang)变(bian)换。

3、可以用作可变电阻。

4、可以方(fang)便地用(yong)作恒流(liu)源。

5、可以用作电(dian)子开(kai)关。

MOS管为压(ya)控元(yuan)件，你(ni)只要加到它的压(ya)控元(yuan)件所需电(dian)压(ya)就(jiu)能使它导通，它的导通就(jiu)像三极管在饱(bao)和状态一样，导通结的压(ya)降最小。这就(jiu)是常说的精典是开(kai)关作(zuo)用。去掉这个控制电(dian)压(ya)经就(jiu)截止。

我们(men)知道MOS管对于整个供电(dian)(dian)系统(tong)起着(zhe)稳(wen)压的作用，但是MOS管不(bu)能(neng)单独使用，它必须(xu)和(he)电(dian)(dian)感线圈、电(dian)(dian)容(rong)等共同组成(cheng)的滤波稳(wen)压电(dian)(dian)路，才能(neng)发(fa)挥充分它的优势。

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