p溝道m(xù)os管工作原理 n溝道m(xù)os管工作原理
信息來源:本站 日期:2017-06-08
P溝道MOS管工作原理
金屬氧化物半導體場效應(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,柵極上加有足夠的正電壓(源極接地)時,柵極下的N型硅表面呈現(xiàn)P型反型層,成為銜接源極和漏極的溝道。改動柵壓可以改動溝道中的電子密度,從而改動溝道的電阻。這種MOS場效應晶體管稱為P溝道增強型場效應晶體管。假設N型硅襯底表面不加柵壓就已存在P型反型層溝道,加上恰當?shù)钠珘?,可使溝道的電阻增大或減小。這樣的MOS場效應晶體管稱為P溝道耗盡型場效應晶體管。統(tǒng)稱為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(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。
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)成導電溝道,柵極對源極的電壓Vgs也應為負。
1.Vds≠O的情況導電溝道構(gòu)成以后,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)預夾斷.
2.導電溝道的構(gòu)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(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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