P型MOS管概述
P型MOS管是指n型襯底、p溝道,靠空穴的流動運送電流的MOS管。金屬氧化物半導(dǎo)體場效應(yīng)(MOS)晶體管可分為N溝道與P溝道兩大類, P溝道硅MOS場效應(yīng)晶體管在N型硅襯底上有兩個P+區(qū),分別叫做源極和漏極,兩極之間不通導(dǎo),柵極上加有足夠的負電壓(源極接地)時,柵極下的N型硅表面呈現(xiàn)P型反型層,成為連接源極和漏極的溝道。改變柵壓可以改變溝道中的電子密度,從而改變溝道的電阻。這種MOS場效應(yīng)晶體管稱為P溝道增強型場效應(yīng)晶體管。
P型MOS管的種類
MOSFET共有三個腳,一般為G、D、S,通過G、S間加控制信號時可以改變D、S間的導(dǎo)通和截止。PMOS和NMOS在結(jié)構(gòu)上完全相像,所不同的是襯底和源漏的摻雜類型。簡單地說,NMOS是在P型硅的襯底上,通過選擇摻雜形成N型的摻雜區(qū),作為NMOS的源漏區(qū);PMOS是在N型硅的襯底上,通過選擇摻雜形成P型的摻雜區(qū),作為PMOS的源漏區(qū)。兩塊源漏摻雜區(qū)之間的距離稱為溝道長度L,而垂直于溝道長度的有效源漏區(qū)尺寸稱為溝道寬度W。對于這種簡單的結(jié)構(gòu),器件源漏是完全對稱的,只有在應(yīng)用中根據(jù)源漏電流的流向才能最后確認具體的源和漏。
P型MOS管原理
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(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(yīng)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(yīng)的正電荷數(shù)量就等于PMOS柵上的負電荷的數(shù)量。當(dāng)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(jīng)過導(dǎo)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(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),臨界飽和點和飽和區(qū)。當(dāng)然,不論NMOS還是PMOS,當(dāng)未形成反型溝道時,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對輸入電平的要求。
MOS場效應(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。
P型MOS管型號大全
Part Number |
ID(A) |
BVDSS(v) |
Typical RDS(ON)@60% ID(Ω) |
MAX RDS(ON)@60% ID(Ω) |
ciss |
pF |
|||||
4703A |
-8 |
-30 |
0.019 |
0.024 |
1310 |
23P10A |
-23 |
-100 |
0.078 |
0.95 |
3029 |
35P10A |
-35 |
-100 |
0.042 |
0.055 |
4920 |
8610A |
-35 |
-100 |
0.042 |
0.055 |
6516 |
3415 |
-4 |
-16 |
0.04 |
0.045 |
1450 |
3423 |
-2 |
-20 |
0.076 |
0.092 |
512 |
2301 |
-2.8 |
-20 |
0.105 |
0.120 |
415 |
2305 |
-3.5 |
-20 |
0.045 |
0.055 |
1245 |
3409 |
-2.6 |
-30 |
0.097 |
0.130 |
302 |
3401 |
-4 |
-30 |
0.050 |
0.060 |
954 |
3407 |
-4.1 |
-30 |
0.05 |
0.06 |
700 |
9435 |
-5.3 |
-30 |
0.05 |
0.06 |
840 |
7P03A |
-7.5 |
-30 |
0.018 |
0.02 |
1345 |
4703A |
-8 |
-30 |
0.019 |
0.024 |
1310 |
pmos管作為開關(guān)使用時,是由Vgs的電壓值來控制S(source源極)和 D(drain漏極)間的通斷。
Vgs的最小閥值電壓為:0.4v,也就是說當(dāng) S(source源極)電壓 — G(gate柵極)極 > 0.4V 時, 源極 和 漏極導(dǎo)通。
并且Vs = Vd ,S極電壓等于D極電壓。
例如:S極 為 3.3V,G極 為0.1V,則 Vgs = Vg — Vs = -3.2 pmos管導(dǎo)通,D極電壓為3.3V,一般pmos管當(dāng)做開關(guān)使用的時,S極和D極之間幾乎沒有壓降。
在實際使用中,一般G極接MCU控制管腳,S極接電源正極VCC,D極接器件的輸入。實際使用中的一個樣例如下:
RF_CTRL為低電平的時候,RF_RXD 和 RF_TXD上的電壓為 VDD。
下面電路為P溝道MOS管用作電路切換開關(guān)使用電路:
電路分析如下:
pmos的開啟條件是VGS電壓為負壓,并且電壓的絕對值大于最低開啟電壓,一般小功率的PMOS管的最小開啟電壓為0.7V左右,假設(shè)電池充滿電,電壓為4.2V,VGS=-4.2V,PMOS是導(dǎo)通的,電路是沒有問題的。當(dāng)5V電壓時,G極的電壓為5V,S極的電壓為5VV-二極管壓降(0.5左右)=4.5V,PMOS管關(guān)段,當(dāng)沒有5V電壓時,G極電壓下拉為0V,S極的電壓為電池電壓(假設(shè)電池充滿電4.2V)-MOS管未導(dǎo)通二極管壓降(0.5V)=3.7,這樣PMOS就導(dǎo)通,二極管壓降就沒有了這樣VGS=-4.2V.PMOS管導(dǎo)通對負載供電。
在這里用一個肖特基二極管(SS12)也可以解決這個問題,不過就是有0.3V左右的電壓降。這里使用PMOS管,PMOS管完全導(dǎo)通,內(nèi)阻比較小,優(yōu)與肖特基,幾乎沒有壓降。不過下拉電阻使用的有點大,驅(qū)動PMOS不需要電流的,只要電壓達到就可以了,可以使用大電阻,減少工作電流,推薦使用10K-100K左右的電阻。
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