MOS管
MOS管是金屬(metal)、氧化物(oxide)、半導(dǎo)體(semiconductor)場效應(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,這個兩個區(qū)是一樣的,即使兩端對調(diào)也不會影響器件的性能。這樣的器件被認為是對稱的。
下文會講到P溝道MOS管工作原理,P溝道MOS晶體管的空穴遷移率低,因而在MOS晶體管的幾何尺寸和工作電壓絕對值相等的情況下,PMOS晶體管的跨導(dǎo)小于N溝道MOS晶體管。此外,P溝道MOS晶體管閾值電壓的絕對值一般偏高,要求有較高的工作電壓。它的供電電源的電壓大小和極性,與雙極型晶體管——晶體管邏輯電路不兼容。
PMOS因邏輯擺幅大,充電放電過程長,加之器件跨導(dǎo)小,所以工作速度更低,在NMOS電路(見N溝道金屬—氧化物—半導(dǎo)體集成電路)出現(xiàn)之后,多數(shù)已為NMOS電路所取代。只是,因PMOS電路工藝簡單,價格便宜,有些中規(guī)模和小規(guī)模數(shù)字控制電路仍采用PMOS電路技術(shù)。
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。如圖所示的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溝道MOS晶體管的空穴遷移率低,因而在MOS晶體管的幾何尺寸和工作電壓絕對值相等的情況下,PMOS晶體管的跨導(dǎo)小于N溝道MOS晶體管 。此外,P溝道MOS晶體管閾值電壓的絕對值普通偏高,懇求有較高的工作電壓。它的供電電源的電壓大小和極性,與雙極型晶體管——晶體管邏輯電路不兼容。
PMOS因邏輯擺幅大,充電放電過程長,加之器件跨導(dǎo)小,所以工作速度更低,在NMOS電路(見N溝道金屬—氧化物—半導(dǎo)體集成電路)呈現(xiàn)之后,多數(shù)已為NMOS電路所取代。
只是,因PMOS電路工藝簡單,價錢低價,有些中范圍和小范圍數(shù)字控制電路仍采用PMOS電路技術(shù)。PMOS的特性,Vgs小于一定的值就會導(dǎo)通,適宜用于源極接VCC時的情況(高端驅(qū)動)。但是,固然PMOS可以很便當?shù)赜米鞲叨蓑?qū)動,但由于導(dǎo)通電阻大,價錢貴,交流種類少等緣由,在高端驅(qū)動中,通常還是運用NMOS。
p溝道m(xù)os管工作原理
p溝道m(xù)os管工作原理解析如下:
正常工作時,P溝道增強型MOS管的襯底必需與源極相連,而漏心極的電壓Vds應(yīng)為負值,以保證兩個P區(qū)與襯底之間的PN結(jié)均為反偏,同時為了在襯底頂表面左近構(gòu)成導(dǎo)電溝道,柵極對源極的電壓Vgs也應(yīng)為負。
1、Vds≠O的情況導(dǎo)電溝道構(gòu)成后,DS間加負向電壓時,那么在源極與漏極之間將有漏極電流Id流通,而且Id隨Vds而增加。
Id沿溝道產(chǎn)生的壓降使溝道上各點與柵極間的電壓不再相等,該電壓削弱了柵極中負電荷電場的作用,使溝道從漏極到源極逐漸變窄。當Vds增大到使Vgd=Vgs(TH),溝道在漏極左近呈現(xiàn)預(yù)夾斷.
2、Vds=0時,在柵源之間加負電壓Vgs,由于絕緣層的存在,故沒有電流,但是金屬柵極被補充電而聚集負電荷,N型半導(dǎo)體中的多子電子被負電荷排斥向體內(nèi)運動,表面留下帶正電的離子,構(gòu)成耗盡層,隨著G、S間負電壓的增加,耗盡層加寬。
當Vgs增大到一定值時,襯底中的空穴(少子)被柵極中的負電荷吸收到表面,在耗盡層和絕緣層之間構(gòu)成一個P型薄層,稱反型層。
這個反型層就構(gòu)成漏源之間的導(dǎo)電溝道,這時的Vgs稱為開啟電壓Vgs(th),Vgs到Vgs(th)后再增加,襯底表面感應(yīng)的空穴越多,反型層加寬,而耗盡層的寬度卻不再變化,這樣可以用Vgs的大小控制導(dǎo)電溝道的寬度。
PMOS的Vgs小于一定的值就會導(dǎo)通,適合用于源極接VCC時的情況(高端驅(qū)動)。需要注意的是,Vgs指的是柵極G與源極S的電壓,即柵極低于電源一定電壓就導(dǎo)通,并非相對于地的電壓。
但是因為PMOS導(dǎo)通內(nèi)阻比較大,所以只適用低功率的情況。不過,大功率仍然使用N溝道MOS管。
MOS管的作用
1、可應(yīng)用于放大電路。由于MOS管放大器的輸入阻抗很高,因此耦合電容可以容量較小,不必使用電解電容器。
2、很高的輸入阻抗非常適合作阻抗變換。常用于多級放大器的輸入級作阻抗變換。
3、可以用作可變電阻。
4、可以方便地用作恒流源。
5、可以用作電子開關(guān)。
MOS管為壓控元件,你只要加到它的壓控元件所需電壓就能使它導(dǎo)通,它的導(dǎo)通就像三極管在飽和狀態(tài)一樣,導(dǎo)通結(jié)的壓降最小。這就是常說的精典是開關(guān)作用。去掉這個控制電壓經(jīng)就截止。
我們知道MOS管對于整個供電系統(tǒng)起著穩(wěn)壓的作用,但是MOS管不能單獨使用,它必須和電感線圈、電容等共同組成的濾波穩(wěn)壓電路,才能發(fā)揮充分它的優(yōu)勢。
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