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P沟道MOS管开关电路图文详解及工作原理、特点介绍-KIA MOS管

信息來源:本站 日期:2018-08-02 

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p溝道mos管

P溝道MOS管工作原理金屬氧化物半導體場效應(MOS)晶體管可分爲N溝道與P溝道兩大類,P溝道矽MOS場效應晶體管在N型矽襯底上有兩個P+區,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型矽表面呈現P型反型層,成爲銜接源極和漏極的溝道。

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,央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。

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場效應晶體管稱爲P溝道增強型場效應晶體管。假定N型矽襯底表面不加柵壓就已存在P型反型層溝道,加上恰當的偏壓,可使溝道的電阻增大或減小。這樣的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管工作原理

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。

p溝道mos管开关电路特性

PMOS的特性,Vgs小于一定的值就會導通,適合用于源極接VCC時的情況(高端驅動)。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通,而非相對于地的電壓。但是因爲PMOS導通內阻比較大,所以只適用低功率的情況。大功率仍然使用N溝道MOS管。

p溝道mos管开关电路-电路分析

下面電路爲P溝道MOS管用作電路切換開關使用電路:

P沟道MOD管开关电路

電路分析如下:

p溝道mos管开关电路的开启条件是VGS电压为负压,并且电压的绝对值大于最低开启电压,一般小功率的PMOS管的最小开启电压为0.7V左右,假设电池充满电,电压为4.2V,VGS=-4.2V,P沟道MOS管是导通的,电路是没有问题的。当5V电压时,G极的电压为5V,S极的电压为5VV-二极管压降(0.5左右)=4.5V,PMOS管关段,当没有5V电压时,G极电压下拉为0V,S极的电压为电池电压(假设电池充满电4.2V)-MOS管未导通二极管压降(0.5V)=3.7,这样PMOS就导通,二极管压降就没有了这样VGS=-4.2V.PMOS管导通对负载供电。在这里用一个肖特基二极管(SS12)也可以解决这个问题,不过就是有0.3V左右的电压降。这里使用P沟道MOS管,P沟道MOS管完全导通,内阻比较小,优与肖特基,几乎没有压降。不过下拉电阻使用的有点大,驱动P沟道MOS不需要电流的,只要电压达到就可以了,可以使用大电阻,减少工作电流,推荐使用10K-100K左右的电阻。

MOS管的工作原理(以N沟道增强型MOS場效應管)它是利用VGS来控制“感应电荷”的多少,以改变由这些“感应电荷”形成的导电沟道的状况,然后达到控制漏极电流的目的。在制造管子时,通过工艺使绝缘层中出现大量正离子,故在交界面的另一侧能感应出较多的负电荷,这些负电荷把高渗杂质的N区接通,形成了导电沟道,即使在VGS=0时也有较大的漏极电流ID。当栅极电压改变时,沟道内被感应的电荷量也改变,导电沟道的宽窄也随之而变,因而漏极电流ID随着栅极电压的变化而变化。


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