一、mos管簡(jiǎn)介mos管是金屬(metal)—氧化物(oxide)—半導(dǎo)體(semiconductor)場(chǎng)效應(yīng)晶體管,或者稱是金屬—絕緣體(insulator)—半導(dǎo)體。MOS管的source和drain是可以對(duì)調(diào)的,他們都是在P型backgate中形成的N型區(qū)。在多數(shù)情況下,這個(gè)兩個(gè)區(qū)是一樣的,即使兩端對(duì)調(diào)也不會(huì)影響器件的性能。這樣的器件被認(rèn)為是對(duì)稱的。 Mos管的結(jié)構(gòu)特點(diǎn):MOS管的內(nèi)部結(jié)構(gòu)如下圖所示;其導(dǎo)通時(shí)只有一種極性的載流子(多子)參與導(dǎo)電,是單極型晶體管。導(dǎo)電機(jī)理與小功率MOS管相同,但結(jié)構(gòu)上有較大區(qū)別,小功率MOS管是橫向?qū)щ娖骷β蔒OSFET大都采用垂直導(dǎo)電結(jié)構(gòu),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(diǎn)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(dǎo)通時(shí)在兩個(gè)高濃度n擴(kuò)散區(qū)間形成n型導(dǎo)電溝道。n溝道增強(qiáng)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(shí)才有導(dǎo)電溝道產(chǎn)生的n溝道MOS管。n溝道耗盡型MOS管是指在不加?xùn)艍海旁措妷簽榱悖r(shí),就有導(dǎo)電溝道產(chǎn)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(qiáng)型MOS場(chǎng)效應(yīng)管)它是利用VGS來控制“感應(yīng)電荷”的多少,以改變由這些“感應(yīng)電荷”形成的導(dǎo)電溝道的狀況,然后達(dá)到控制漏極電流的目的。在制造管子時(shí),通過工藝使絕緣層中出現(xiàn)大量正離子,故在交界面的另一側(cè)能感應(yīng)出較多的負(fù)電荷,這些負(fù)電荷把高滲雜質(zhì)的N區(qū)接通,形成了導(dǎo)電溝道,即使在VGS=0時(shí)也有較大的漏極電流ID。當(dāng)柵極電壓改變時(shí),溝道內(nèi)被感應(yīng)的電荷量也改變,導(dǎo)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(yīng)用:MOS管最顯著的特性是開關(guān)特性好,所以被廣泛應(yīng)用在需要電子開關(guān)的電路中,常見的如開關(guān)電源和馬達(dá)驅(qū)動(dòng),也有照明調(diào)光。而且由MOS管構(gòu)成的CMOS傳感器為相機(jī)提供了越來越高的畫質(zhì),成就了更多的“攝影家”。 二、PMOS管簡(jiǎn)介PMOS是指n型襯底、p溝道,靠空穴的流動(dòng)運(yùn)送電流的MOS管 PMOS管工作原理:PMOS的工作原理與NMOS相類似。因?yàn)镻MOS是N型硅襯底,其中的多數(shù)載流子是空穴,少數(shù)載流子是電子,源漏區(qū)的摻雜類型是P型,所以,PMOS的工作條件是在柵上相對(duì)于源極施加負(fù)電壓,亦即在PMOS的柵上施加的是負(fù)電荷電子,而在襯底感應(yīng)的是可運(yùn)動(dòng)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(yīng)的正電荷數(shù)量就等于PMOS柵上的負(fù)電荷的數(shù)量。當(dāng)達(dá)到強(qiáng)反型時(shí),在相對(duì)于源端為負(fù)的漏源電壓的作用下,源端的正電荷空穴經(jīng)過導(dǎo)通的P型溝道到達(dá)漏端,形成從源到漏的源漏電流。同樣地,VGS越負(fù)(絕對(duì)值越大),溝道的導(dǎo)通電阻越小,電流的數(shù)值越大。 與NMOS一樣,導(dǎo)通的PMOS的工作區(qū)域也分為非飽和區(qū),臨界飽和點(diǎn)和飽和區(qū)。當(dāng)然,不論NMOS還是PMOS,當(dāng)未形成反型溝道時(shí),都處于截止區(qū),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(fù)值。 PMOS集成電路是一種適合在低速、低頻領(lǐng)域內(nèi)應(yīng)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(duì)輸入電平的要求。MOS場(chǎng)效應(yīng)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(guī)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(jù)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(jù)襯底PN結(jié)的方向,PN結(jié)指向內(nèi)的為NMOS管,如下圖所示 2、PN結(jié)指向外的為PMOS管,如下圖所示 |
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