(1)MOS管當(dāng)開關(guān)控制時,為什么一般用PMOS做上管NMOS做下管?
了解MOS管的開通/關(guān)斷原理你就會發(fā)現(xiàn),使用PMOS做上管、NMOS做下管比較方便。使用PMOS做下管、NMOS做上管的電路設(shè)計(jì)復(fù)雜,一般情況下意義不大,所以很少采用。
下面先了解MOS管的開通/關(guān)斷原理,請看下圖:
NMOS管的主回路電流方向?yàn)镈→S,導(dǎo)通條件為VGS有一定的壓差,一般為5~10V(G電位比S電位高);而PMOS管的主回路電流方向?yàn)镾→D,導(dǎo)通條件為VGS有一定的壓差,一般為-5~-10V(S電位比G電位高),下面以導(dǎo)通壓差6V為例。
NMOS管
使用NMOS當(dāng)下管,S極直接接地(為固定值),只需將G極電壓固定值6V即可導(dǎo)通;若使用NMOS當(dāng)上管,D極接正電源,而S極的電壓不固定,無法確定控制NMOS導(dǎo)通的G極電壓,因?yàn)镾極對地的電壓有兩種狀態(tài),MOS管截止時為低電平,導(dǎo)通時接近高電平VCC。當(dāng)然NMOS也是可以當(dāng)上管的,只是控制電路復(fù)雜,這種情況必須使用隔離電源控制,使用一個PMOS管就能解決的事情一般不會這么干,明顯增加電路難度。
PMOS管
使用PMOS當(dāng)上管,S極直接接電源VCC,S極電壓固定,只需G極電壓比S極低6V即可導(dǎo)通,使用方便;同理若使用PMOS當(dāng)下管,D極接地,S極的電壓不固定(0V或VCC),無法確定控制極G極的電壓,使用較麻煩,需采用隔離電壓設(shè)計(jì)。
以上為本人使用控制燈泡的原理作簡單的分析。
參考:
(2)轉(zhuǎn)移特性曲線
參考:
(3)耗盡型與增強(qiáng)型區(qū)別
耗盡型與增強(qiáng)型的主要區(qū)別在于耗盡型MOS管在G端(Gate)不加電壓時有導(dǎo)電溝道存在,而增強(qiáng)型MOS管只有在開啟后,才會出現(xiàn)導(dǎo)電溝道;兩者的控制方式也不一樣,耗盡型MOS管的VGS(柵極電壓)可以用正、零、負(fù)電壓控制導(dǎo)通,而增強(qiáng)型MOS管必須使得VGS>VGS(th)(柵極閾值電壓)才行。
(因?yàn)楹谋M型MOS管與增強(qiáng)型MOS管不同的就是襯底靠近柵極附近存在原導(dǎo)電溝道。 這樣的話,柵源電壓為0時管子也能導(dǎo)通,而柵源電壓正向增大時,漏極電流成 正比增大,柵源電壓負(fù)方向增大時漏極電流正比減小,至夾斷電壓時完全關(guān)斷。)
由于耗盡型N溝道MOS管在SiO2絕緣層中摻有大量的Na+或K+正離子(制造P溝道耗盡型MOS管時摻入負(fù)離子),當(dāng)VGS=0時,這些正離子產(chǎn)生的電場能在P型襯底中感應(yīng)出足夠的電子,形成N型導(dǎo)電溝道;當(dāng)VGS>0時,將產(chǎn)生較大的ID(漏極電流);如果使VGS<0,則它將削弱正離子所形成的電場,使N溝道變窄,從而使ID減小。
這些特性使得耗盡型MOS管在實(shí)際應(yīng)用中,當(dāng)設(shè)備開機(jī)時可能會誤觸發(fā)MOS管,導(dǎo)致整機(jī)失效;不易被控制,使得其應(yīng)用極少。
因此,日常我們看到的NMOS、PMOS多為增強(qiáng)型MOS管;其中,PMOS可以很方便地用作高端驅(qū)動。不過PMOS由于存在導(dǎo)通電阻大、價格貴、替換種類少等問題,在高端驅(qū)動中,通常還是使用NMOS替代,這也是市面上無論是應(yīng)用還是產(chǎn)品種類,增強(qiáng)型NMOS管最為常見的重要原因,尤其在開關(guān)電源和馬達(dá)驅(qū)動的應(yīng)用中,一般都用NMOS管。
參考:
耗盡型MOSFET在制造過程中改變摻雜到通道的雜質(zhì)濃度,使得這種MOSFET的柵極就算沒有加電壓,通道仍然存在。如果想要關(guān)閉通道,則必須在柵極施加負(fù)電壓。耗盡型MOSFET最大的應(yīng)用是在"常關(guān)型"(normally-off)的開關(guān),而相對的,加強(qiáng)式MOSFET則用在"常開型"(normally-on)的開關(guān)上?! MOS邏輯 同樣驅(qū)動能力的NMOS通常比PMOS所占用的面積小,因此如果只在邏輯門的設(shè)計(jì)上使用NMOS的話也能縮小芯片面積。不過NMOS邏輯雖然占的面積小,卻無法像CMOS邏輯一樣做到不消耗靜態(tài)功率,因此在1980年代中期后已經(jīng)漸漸退出市場。
(4)場效應(yīng)管襯底與源極短接和直接接地有什么區(qū)別?
和源極短接就是Vgs到達(dá)一定電壓,和地短接就是Vg對地到一定電壓
特別要說明的是,源極在MOSFET里的意思是“提供多數(shù)載流子的來源”。對NMOS而言,多數(shù)載流子是電子;對PMOS而言,多數(shù)載流子是空穴。相對的,漏極就是接受多數(shù)載流子的端點(diǎn)。
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