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p沟道mos管工作原理 n沟道mos管工作原理

信息來源:本站 日期:2017-06-08 

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P溝道MOS管工作原理

金属氧化物半导体场效应(MOS)晶体管可分为N沟道与P沟道两大类, P沟道硅MOS場效應晶體管在N型硅衬底上有两个P+区,分别叫做源极和漏极,两极之间不通导,柵极上加有足够的正电压(源极接地)时,柵极下的N型硅表面呈现P型反型层,成为衔接源极和漏极的沟道。改动栅压可以改动沟道中的电子密度,从而改动沟道的电阻。这种MOS場效應晶體管称为P沟道增强型场效应晶体管。假设N型硅衬底表面不加栅压就已存在P型反型层沟道,加上恰当的偏压,可使沟道的电阻增大或减小。这样的MOS場效應晶體管稱爲P溝道耗盡型場效應晶體管。統稱爲PMOS晶體管。


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晶體管的跨導小于N溝道MOS晶體管。此外,P溝道MOS晶體管阈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,加之器件跨導小,所以工作速度更低,在NMOS電路(見N溝道金屬—氧化物—半導體集成電路)呈現之後,多數已爲NMOS電路所取代。只是,因PMOS電路工藝簡單,價錢低價,有些中範圍和小範圍數字控制電路仍采用PMOS電路技術。PMOS的特性,Vgs小于一定的值就會導通,適宜用于源極接VCC時的情況(高端驅動)。但是,固然PMOS可以很便當地用作高端驅動,但由于導通電阻大,價錢貴,交流種類少等緣由,在高端驅動中,通常還是運用NMOS。


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應爲負值,以保證兩個P區與襯底之間的PN結均爲反偏,同時爲了在襯底頂表面左近構成導電溝道,柵極對源極的電壓Vgs也應爲負。


1.Vds≠O的情況導電溝道構成以後,DS間加負向電壓時,那麽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沿溝道産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預夾斷.


2.導電溝道的構成(Vds=0)當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型半導體中的多子電子被負電荷排斥向體內運動,表面留下帶正電的離子,構成耗盡層,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成一個P型薄層,稱反型層,這個反型層就構成漏源之間的導電溝道,這時的Vgs稱爲開啓電壓Vgs(th),Vgs到Vgs(th)後再增加,襯底表面感應的空穴越多,反型層加寬,而耗盡層的寬度卻不再變化,這樣我們可以用Vgs的大小控制導電溝道的寬度。



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