一、mos管簡介
mos管是金屬(metal)—氧化物(oxide)—半導體(semiconductor)場效應晶體管,或者稱是金屬—絕緣體(insulator)—半導體。MOS管的source和drain是可以對調的,他們都是在P型backgate中形成的N型區。在多數情況下,這個兩個區是一樣的,即使兩端對調也不會影響器件的性能。這樣的器件被認為是對稱的。
Mos管的結構特點:
MOS管的內部結構如下圖所示;其導通時只有一種極性的載流子(多子)參與導電,是單極型晶體管。導電機理與小功率MOS管相同,但結構上有較大區別,小功率MOS管是橫向導電器件,功率MOSFET大都采用垂直導電結構,又稱為VMOSFET,大大提高了MOSFET器件的耐壓和耐電流能力。
其主要特點是在金屬柵極與溝道之間有一層二氧化硅絕緣層,因此具有很高的輸入電阻,該管導通時在兩個高濃度n擴散區間形成n型導電溝道。n溝道增強型MOS管必須在柵極上施加正向偏壓,且只有柵源電壓大于閾值電壓時才有導電溝道產生的n溝道MOS管。n溝道耗盡型MOS管是指在不加柵壓(柵源電壓為零)時,就有導電溝道產生的n溝道MOS管。
MOS管工作原理:
MOS管的工作原理(以N溝道增強型MOS場效應管)它是利用VGS來控制“感應電荷”的多少,以改變由這些“感應電荷”形成的導電溝道的狀況,然后達到控制漏極電流的目的。在制造管子時,通過工藝使絕緣層中出現大量正離子,故在交界面的另一側能感應出較多的負電荷,這些負電荷把高滲雜質的N區接通,形成了導電溝道,即使在VGS=0時也有較大的漏極電流ID。當柵極電壓改變時,溝道內被感應的電荷量也改變,導電溝道的寬窄也隨之而變,因而漏極電流ID隨著柵極電壓的變化而變化。
MOS管應用:
MOS管最顯著的特性是開關特性好,所以被廣泛應用在需要電子開關的電路中,常見的如開關電源和馬達驅動,也有照明調光。而且由MOS管構成的CMOS傳感器為相機提供了越來越高的畫質,成就了更多的“攝影家”。
二、PMOS管簡介
PMOS是指n型襯底、p溝道,靠空穴的流動運送電流的MOS管
PMOS管工作原理:
PMOS的工作原理與NMOS相類似。因為PMOS是N型硅襯底,其中的多數載流子是空穴,少數載流子是電子,源漏區的摻雜類型是P型,所以,PMOS的工作條件是在柵上相對于源極施加負電壓,亦即在PMOS的柵上施加的是負電荷電子,而在襯底感應的是可運動的正電荷空穴和帶固定正電荷的耗盡層,不考慮二氧化硅中存在的電荷的影響,襯底中感應的正電荷數量就等于PMOS柵上的負電荷的數量。當達到強反型時,在相對于源端為負的漏源電壓的作用下,源端的正電荷空穴經過導通的P型溝道到達漏端,形成從源到漏的源漏電流。同樣地,VGS越負(絕對值越大),溝道的導通電阻越小,電流的數值越大。
與NMOS一樣,導通的PMOS的工作區域也分為非飽和區,臨界飽和點和飽和區。當然,不論NMOS還是PMOS,當未形成反型溝道時,都處于截止區,其電壓條件是
VGS《VTN(NMOS),
VGS》VTP(PMOS),
值得注意的是,PMOS的VGS和VTP都是負值。
PMOS集成電路是一種適合在低速、低頻領域內應用的器件。PMOS集成電路采用-24V電壓供電。CMOS-PMOS接口電路采用兩種電源供電。采用直接接口方式,一般CMOS的電源電壓選擇在10~12V就能滿足PMOS對輸入電平的要求。MOS場效應晶體管具有很高的輸入阻抗,在電路中便于直接耦合,容易制成規模大的集成電路。
三、如何判斷NMOS管和PMOS管
第一種判斷方法:
1、可以根據電流的方向來判斷,如下圖說是,電流流出的為NMOS管
2、下圖為PMOS管,電流流入的為PMOS管。
第二種判斷方法:
1、根據襯底PN結的方向,PN結指向內的為NMOS管,如下圖所示
2、PN結指向外的為PMOS管,如下圖所示
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