MOS管工作原理及芯片汇总
最经典MOS管电路工作原理及详解没有之一

最经典MOS管电路工作原理及详解没有之一最经典MOS管电路工作原理及详解没有之一引言金属氧化物半导体场效应管(MOS管)是现代电子器件中最重要的元件之一。
其简单可靠的特性使得它被广泛应用于各种电路中。
本文将详细介绍MOS管的工作原理及其在电路中的应用。
MOS管基本结构MOS管由金属-氧化物-半导体结构组成。
它包括一个P型或N型基底(S)和负电压 gate 之间的氧化层与金属电极(G)以及源(D)和漏极(S)两个接触点。
氧化层通常由二氧化硅材料构成。
MOS管工作原理MOS管的工作原理是基于栅极电场对电荷载体浓度的控制。
当施加在栅极上的电压发生变化时,电场会改变二氧化硅层下的电荷载体浓度。
这将导致了漏极和源极区域之间的电流的控制。
MOS管的工作可以分为三个区域:割开区(cutoff)、线性区(linear)和饱和区(saturation)。
割开区当栅极电压低于阈值电压时,MOS管处于割开区,漏极和源极之间的电流几乎没有流动。
在这个区域内,MOS管相当于一个开断的开关,不导通任何电流。
线性区当栅极电压超过阈值电压,但不足以将MOS管推入饱和区时,MOS管处于线性区。
在这个区域内,漏极和源极之间的电流与栅极电压成正比。
可以调节栅极电压来控制电流的大小。
饱和区当栅极电压足以将MOS管推入饱和区时,MOS管处于饱和区。
在这个区域内,电流几乎不再与栅极电压有关,而主要取决于漏极和源极之间的电压差。
MOS管在饱和区工作时,可提供稳定的电流放大功能。
MOS管电路应用MOS管由于其优越的特性,广泛应用于各种电路中。
以下是几个常见的MOS管电路应用示例:开关电路MOS管作为开关元件的应用十分广泛。
在数字电路中,MOS管可用于实现逻辑门电路,通过调节栅极电压来控制电流的开关状态。
,MOS管还可用于交流电源开关、电机驱动器等电路中。
放大电路MOS管可用作放大电路的关键组件。
在放大电路中,MOS管的饱和区工作特性使得其能够提供高增益的放大功能。
MOS管原理非常详细

MOS管原理非常详细金属氧化物半导体场效应晶体管(MOSFET)是一种重要的电子器件,广泛应用于集成电路和功率电子设备中。
它具有高度的控制性能和低功耗特性,因此在现代电子技术中占有重要地位。
本文将从MOSFET的基本结构、工作原理和应用等方面详细介绍MOSFET。
1.MOSFET基本结构MOSFET通常由一个PN结和一个MIS结构组成。
PN结由n型或p型半导体形成的两个不同掺杂区域组成,可以分为源区、漏区和栅区。
MIS结是由金属-氧化物-半导体三层组成的结构,在栅区上部有一层绝缘层,常用的是二氧化硅。
MIS结中的金属电极称为栅电极,MOSFET的控制信号通过栅电极加电压来控制。
2.MOSFET工作原理当栅电极施加一个正电压时,新的自由载流子将从栅区进入半导体区,形成一个导电通道。
这个导电通道连接了源极和漏极,当源极施加正向电压时,电流可以从源极流向漏极。
这时,MOSFET被称为处于增强状态。
反之,当栅电极施加负电压时,将形成一个势垒,使导电通道断开,电流无法流过。
这时,MOSFET被称为处于阻断状态。
因此,MOSFET的导电特性由栅电压决定,即栅极电压与源极电压之间的压差。
3.MOSFET类型根据PN结的类型,MOSFET可以分为两类:n型MOSFET(NMOS)和p型MOSFET(PMOS)。
NMOS的源漏区掺入n型硅,栅极施加正压时导通,PMOS则是源漏区掺入p型硅,栅极施加负压时导通。
另外,还有一种类型的MOSFET是双极性MOSFET(CMOS),它由NMOS和PMOS组成,可以实现更高的性能和更低的功耗。
4.MOSFET应用MOSFET广泛应用于各种电子设备中,其中最重要的应用之一是集成电路。
MOSFET的小尺寸和低功耗特性使其成为现代集成电路中的主要构建模块。
另外,MOSFET的高频特性和功率特性使其在通信和射频领域得到广泛应用。
此外,MOSFET还常用于功率电子器件中,如电源开关设备和功率放大器等。
mos管隔离驱动芯片,频率100k

mos管隔离驱动芯片,频率100k
摘要:
一、mos 管隔离驱动芯片简介
1.1 mos 管隔离驱动芯片的定义
1.2 mos 管隔离驱动芯片的工作原理
1.3 mos 管隔离驱动芯片的主要应用领域
二、mos 管隔离驱动芯片的性能参数
2.1 频率
2.2 隔离电压
2.3 输出电流
2.4 工作温度
三、mos 管隔离驱动芯片的优缺点分析
3.1 优点
3.2 缺点
四、mos 管隔离驱动芯片的市场前景
4.1 行业需求
4.2 发展趋势
4.3 我国在此领域的发展状况
正文:
mos 管隔离驱动芯片是一种能够驱动mos 管的芯片,其工作原理是通过芯片内部的开关电路来控制mos 管的导通和截止,从而实现对mos 管的驱
动。
这种芯片的主要应用领域是电源、通信、工业控制等领域,在这些领域中,mos 管隔离驱动芯片能够实现对电路的精确控制,从而提高电路的性能。
在性能参数方面,mos 管隔离驱动芯片的频率是非常重要的一个参数,它决定了芯片的驱动能力。
一般来说,频率越高,芯片的驱动能力就越强。
此外,隔离电压、输出电流和工作温度也是重要的性能参数,它们决定了芯片的稳定性和可靠性。
在优缺点分析方面,mos 管隔离驱动芯片的优点是驱动能力强、稳定性好、可靠性高,能够满足各种复杂的电路需求。
缺点是价格相对较高,对于一些对成本敏感的应用场景可能不太适合。
在市场前景方面,随着电源、通信、工业控制等领域的快速发展,对mos 管隔离驱动芯片的需求也在不断增长。
未来,随着科技的进步和市场的发展,mos 管隔离驱动芯片的市场前景将会更加广阔。
MOS管电路工作原理及详解

MOS管电路工作原理及详解在电子电路的世界里,MOS 管(MetalOxideSemiconductor FieldEffect Transistor,金属氧化物半导体场效应晶体管)扮演着极为重要的角色。
它的工作原理看似复杂,实则有章可循。
MOS 管有增强型和耗尽型之分,我们先从增强型 MOS 管说起。
增强型 MOS 管又分为 N 沟道增强型和 P 沟道增强型。
以 N 沟道增强型 MOS 管为例,它由源极(S)、漏极(D)和栅极(G)组成。
在栅极和源极之间加上正向电压,并且达到一定的阈值时,在靠近栅极下方的 P 型半导体表面会形成一个反型层,也就是 N 型导电沟道。
这个沟道就像一条“通道”,让电子能够从源极流向漏极,从而形成电流。
当栅源电压越大,导电沟道就越宽,电流也就越大。
这就好比是控制水流的阀门,栅源电压就是控制阀门开度的手,电压越大,阀门开得越大,水流(电流)也就越大。
而 P 沟道增强型 MOS 管的工作原理与 N 沟道类似,只是导电的载流子是空穴。
再来说说耗尽型 MOS 管。
耗尽型 MOS 管在制造时,在栅极下方的半导体表面已经存在一定的导电沟道。
当栅源电压为零时,就有电流从源极流向漏极。
当栅源电压为负时,导电沟道变窄,电流减小;当栅源电压为正时,导电沟道变宽,电流增大。
在实际的电路应用中,MOS 管常常被用作开关。
比如在电源电路中,通过控制 MOS 管的导通和截止,实现电源的开关控制,从而达到节能和保护电路的目的。
当栅源电压达到开启电压时,MOS 管导通,相当于开关闭合;当栅源电压低于开启电压时,MOS 管截止,相当于开关断开。
MOS 管还可以用于放大电路。
在放大电路中,通过输入信号改变栅源电压,从而控制漏极电流的变化,实现信号的放大。
这是因为栅源电压的微小变化能够引起漏极电流较大的变化。
在 MOS 管的电路设计中,需要考虑一些重要的参数。
比如阈值电压,它决定了 MOS 管导通和截止的条件。
mos管的解析

MOS管的解析第一部分:介绍MOS管金属-氧化物-半导体场效应晶体管,通常称为MOS管,是一种关键的半导体器件,广泛应用于电子领域。
它在现代电子设备和集成电路中扮演着至关重要的角色。
为了更深入理解MOS管,我们将逐步探讨其结构、工作原理和应用领域。
1.1 结构MOS管通常由金属、氧化物和半导体材料构成。
其基本结构包括两个金属电极,分别被称为源极和漏极,它们与半导体材料之间通过一个绝缘层,即氧化物层,相隔开。
这个结构创造了一个场效应晶体管,通过改变栅极电压,可以控制源极和漏极之间的电流。
1.2 工作原理MOS管的工作原理基于栅极电压的控制。
当栅极施加正电压时,在氧化物层下形成一个电场,将半导体材料中的载流子排斥或吸引到接近漏极或源极的区域。
这种电场效应导致通道的形成或截断,从而控制了电流的流动。
MOS管有两种主要类型:N沟道MOS(NMOS)和P沟道MOS(PMOS),它们分别使用不同的载流子类型。
第二部分:MOS管的应用领域MOS管作为一种强大的电子器件,被广泛用于各种应用领域。
以下是一些主要领域的应用示例:2.1 集成电路MOS管在集成电路(ICs)中扮演着关键的角色。
ICs是现代电子设备的基础,包括计算机、智能手机、芯片卡等。
MOS管的微小尺寸和低功耗特性使其成为高度集成电路的理想选择。
2.2 数模转换MOS管用于模拟信号的数字到模拟转换(ADC)和模拟到数字转换(DAC)。
这些应用包括音频处理、通信系统和传感器技术。
2.3 逻辑电路MOS管用于数字逻辑电路,如门电路、触发器和寄存器。
它们用于执行各种计算和控制任务,是计算机处理和存储信息的核心。
2.4 放大器MOS管也被用作放大器,用于放大电信号,例如音频和射频信号。
这些放大器在音响系统、通信设备和射频通信中发挥着重要作用。
2.5 电源管理MOS管在电源管理电路中用于调整电压和电流,以满足不同设备的电能需求。
这对于延长电池寿命和提高设备效率至关重要。
MOS管工作原理及芯片汇总

MOS管工作原理及芯片汇总MOS管,即金属氧化物半导体场效应管,是一种重要的半导体器件,广泛应用于电子电路中。
MOS管的工作原理基于场效应,在芯片中具有许多应用。
MOS管的工作原理主要涉及两个关键元件:金属氧化物半导体场效应晶体管(MOSFET)和金属-氧化物-半导体电容(MOS电容)。
MOSFET包括源极、栅极和漏极三个区域,将电压施加在栅极上可以控制栅极和漏极之间的电流。
MOS电容则是通过调节电压来改变栅极和源、漏之间的电荷。
当施加正向电压到栅极时,通过栅极和漏极之间形成一个通道,电流可以从源极流向漏极,这种情况下MOSFET被称为“通”。
当施加负向电压到栅极时,电场将阻碍电流通道的形成,从而使MOSFET处于“关”态。
通过调整栅极电压,可以灵活地控制MOSFET的导通和截止,从而实现对电路的控制。
MOS管有许多不同种类,如MOSFET中的增强型和耗尽型,以及CMOS (互补金属氧化物半导体)结构中的NMOS(N型金属氧化物半导体)和PMOS(P型金属氧化物半导体)等。
在芯片中,MOS管被广泛应用于逻辑电路、电源管理、模拟信号处理和存储单元等方面。
在逻辑电路中,MOS管常用于构建逻辑门和触发器,如与门、或门、非门和RS触发器等。
在电源管理方面,MOS管被用于实现功率开关、电源转换和互连等功能。
在模拟信号处理中,MOS管广泛应用于运算放大器、滤波器和开关电源等电路。
在存储单元方面,MOS管被应用于静态随机存取存储器(SRAM)和动态随机存取存储器(DRAM)等。
此外,MOS管还可以应用于射频(RF)电路和高速电路中。
在RF电路中,MOS管被用于放大射频信号、混频和频率合成等任务。
在高速电路中,MOS管可能构成时钟信号的驱动器、缓冲器和多路复用器等。
总之,MOS管是一种基于场效应的半导体器件,通过调节栅极电压实现对电流的控制。
在芯片中,MOS管被广泛应用于逻辑电路、电源管理、模拟信号处理和存储单元等方面。
最经典MOS管电路工作原理及详解没有之一

引导八年级物理教案:如何使用万能表测量电压?为了能够更好地学习物理知识,电学部分是非常重要的一点。
在电路中测量电压是我们必须掌握的基本技能之一。
在测量电压的时候,我们使用的是万能表来完成这个操作。
如何使用万能表来测量电压呢?在本文中,我们会为大家详细地介绍万能表的使用方法和测量电压的注意事项。
1. 什么是万能表?万能表是一种电器测量仪器,也是我们在学习电学物理的时候必不可少的一种工具。
它可以测量电压、电流、电阻等基本电性质。
这个仪器由表头、选择旋钮、测试探针等部分组成。
表头是测量元件,它通过测试探针与要测量的元件相连。
选择旋钮则通过不同的旋钮来选择要测试的电量种类。
2. 如何使用万能表测量电压?万能表测量电压可以分为两种情况:测量直流电(DC)电压和测量交流电(AC)电压,下面我们会为大家详细地介绍这两种情况下的使用方法。
2.1 测量直流电(DC)电压第一步:准备工作在进行测量前,我们需要先确定正负电极的位置和要测量的电压范围。
一般来说,我们应该选择稍大于被测电压的最大量程。
第二步:选择直流电压档位在选择万能表测量直流电压时,需要手动选择直流电压档位。
通常我们选择最接近被测电压的档位,以避免电表由于过大电压量程而被烧毁。
第三步:连接万用表本步骤是将万用表的探针连接到电路中以读取电压。
一般来说,我们需要用黑色探针连接电路中任意地点(一般来说是接地),白色探针则连接需要测量电压的电路部分。
第四步:读取数据在上述步骤完成后,我们只需在万用表的显示屏上读取结果,以得到被测的电压值。
2.2 测量交流电(AC)电压当我们需要测量交流电的电压时,与测量直流电时相比,增加了一个步骤。
第一步:准备工作我们需要先了解被测电路中使用的是交流电,以及要测量的电压范围。
第二步:选择交流电压档位直流电传输的方向是不变的,而交流电的方向是改变的。
在使用万用表测量交流电时,我们需要选择交流电压档位。
第三步:测量电压和测量直流电一样,我们需要将万用表的探针连接到电路中以读取电压,并读取显示屏上的结果。
MOS管电路工作原理及详解

MOS管电路工作原理及详解在电子电路的世界里,MOS 管(MetalOxideSemiconductor FieldEffect Transistor,金属氧化物半导体场效应晶体管)是一种极其重要的元件。
它的性能卓越,应用广泛,从简单的电子设备到复杂的集成电路,都能看到MOS 管的身影。
为了更好地理解和运用MOS 管,我们需要深入探究其电路工作原理。
MOS 管主要有两种类型:增强型和耗尽型。
增强型 MOS 管又分为N 沟道增强型和 P 沟道增强型;耗尽型 MOS 管同样分为 N 沟道耗尽型和 P 沟道耗尽型。
在实际应用中,增强型 MOS 管更为常见。
先来说说 N 沟道增强型 MOS 管的结构。
它由一块 P 型半导体作为衬底,在上面扩散两个高浓度的 N 型区,分别作为源极(S)和漏极(D)。
在源极和漏极之间的衬底表面覆盖一层很薄的二氧化硅绝缘层,然后在绝缘层上沉积一层金属铝,形成栅极(G)。
当栅极电压为零时,源极和漏极之间没有导电沟道,MOS 管处于截止状态。
当在栅极和源极之间加上正向电压(VGS),并且 VGS 超过一定的阈值电压(VT)时,在靠近栅极下方的 P 型半导体表面会形成一个N 型导电沟道。
此时,若在漏极和源极之间加上电压(VDS),就会有电流(IDS)从漏极流向源极,MOS 管处于导通状态。
而且,IDS的大小与 VGS 和 VDS 都有关系。
在 VGS 一定的情况下,当 VDS 较小时,IDS 随 VDS 线性增加,MOS 管工作在电阻区。
随着 VDS 的增大,靠近漏极一端的导电沟道会变窄,这种现象被称为沟道夹断。
当 VDS 增加到使得沟道在漏极一端刚好夹断时,称为预夹断状态。
继续增大 VDS,夹断区会延长,而IDS 基本保持不变,MOS 管工作在恒流区。
P 沟道增强型 MOS 管的工作原理与 N 沟道增强型 MOS 管类似,只是所加电压的极性相反。
再谈谈 MOS 管在电路中的应用。
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MOS管工作原理及芯片汇总一:MOS管参数解释MOS管介绍在使用MOS管设计开关电源或者马达驱动电路的时候,一般都要考虑MOS的导通电阻,最大电压等,最大电流等因素。
MOSFET管是FET的一种,可以被制造成增强型或耗尽型,P沟道或N沟道共4种类型,一般主要应用的为增强型的NMOS管和增强型的PMOS管,所以通常提到的就是这两种。
这两种增强型MOS管,比较常用的是NMOS。
原因是导通电阻小且容易制造。
所以开关电源和马达驱动的应用中,一般都用NMOS。
在MOS管内部,漏极和源极之间会寄生一个二极管。
这个叫体二极管,在驱动感性负载(如马达),这个二极管很重要,并且只在单个的MOS管中存在此二极管,在集成电路芯片内部通常是没有的。
MOS管的三个管脚之间有寄生电容存在,这不是我们需要的,而是由于制造工艺限制产生的。
寄生电容的存在使得在设计或选择驱动电路的时候要麻烦一些,但没有办法避免。
MOS管导通特性导通的意思是作为开关,相当于开关闭合。
NMOS的特性,Vgs大于一定的值就会导通,适合用于源极接地时的情况(低端驱动),只要栅极电压达到一定电压(如4V或10V, 其他电压,看手册)就可以了。
PMOS的特性,Vgs小于一定的值就会导通,适合用于源极接VCC时的情况(高端驱动)。
但是,虽然PMOS可以很方便地用作高端驱动,但由于导通电阻大,价格贵,替换种类少等原因,在高端驱动中,通常还是使用NMOS。
MOS开关管损失不管是NMOS还是PMOS,导通后都有导通电阻存在,因而在DS间流过电流的同时,两端还会有电压,这样电流就会在这个电阻上消耗能量,这部分消耗的能量叫做导通损耗。
选择导通电阻小的MOS管会减小导通损耗。
现在的小功率M OS管导通电阻一般在几毫欧,几十毫欧左右MOS在导通和截止的时候,一定不是在瞬间完成的。
MOS两端的电压有一个下降的过程,流过的电流有一个上升的过程,在这段时间内,MOS管的损失是电压和电流的乘积,叫做开关损失。
通常开关损失比导通损失大得多,而且开关频率越快,导通瞬间电压和电流的乘积很大,造成的损失也就很大。
降低开关时间,可以减小每次导通时的损失;降低开关频率,可以减小单位时间内的开关次数。
这两种办法都可以减小开关损失。
MOS管驱动MOS管导通不需要电流,只要GS电压高于一定的值,就可以了。
但是,我们还需要速度。
在MOS管的结构中可以看到,在GS,GD之间存在寄生电容,而MOS管的驱动,实际上就是对电容的充放电。
对电容的充电需要一个电流,因为对电容充电瞬间可以把电容看成短路,所以瞬间电流会比较大。
选择/设计MOS管驱动时第一要注意的是可提供瞬间短路电流的大小。
普遍用于高端驱动的NMOS,导通时需要是栅极电压大于源极电压。
而高端驱动的MOS管导通时源极电压与漏极电压(VCC)相同,所以这时栅极电压要比VCC大(4V或10V其他电压,看手册)。
如果在同一个系统里,要得到比VCC大的电压,就要专门的升压电路了。
很多马达驱动器都集成了电荷泵,要注意的是应该选择合适的外接电容,以得到足够的短路电流去驱动MOS管。
Mosfet参数含义说明Features:Vds: DS击穿电压.当Vgs=0V时,MOS的DS所能承受的最大电压Rds(on):DS的导通电阻.当Vgs=10V时,MOS的DS之间的电阻Id:最大DS电流.会随温度的升高而降低Vgs: 最大GS电压.一般为:-20V~+20VIdm: 最大脉冲DS电流.会随温度的升高而降低,体现一个抗冲击能力,跟脉冲时间也有关系Pd: 最大耗散功率Tj: 最大工作结温,通常为150度和175度Tstg: 最大存储温度Iar: 雪崩电流Ear: 重复雪崩击穿能量Eas: 单次脉冲雪崩击穿能量BVdss: DS击穿电压Idss: 饱和DS电流,uA级的电流Igss: GS驱动电流,nA级的电流.gfs: 跨导Qg: G总充电电量Qgs: GS充电电量Qgd: GD充电电量Td(on): 导通延迟时间,从有输入电压上升到10%开始到Vds下降到其幅值9 0%的时间Tr: 上升时间,输出电压 VDS 从 90% 下降到其幅值 10% 的时间Td(off): 关断延迟时间,输入电压下降到 90% 开始到 VDS 上升到其关断电压时 10% 的时间Tf: 下降时间,输出电压 VDS 从 10% 上升到其幅值 90% 的时间 ( 参考图 4) 。
Ciss: 输入电容,Ciss=Cgd + Cgs.Coss: 输出电容,Coss=Cds +Cgd.Crss: 反向传输电容,Crss=Cgc.二:N沟道MOS管的结构及工作原理N沟道金属-氧化物-半导体场效应管(MOS管)的结构及工作原理结型场效应管的输入电阻虽然可达106~109W,但在要求输入电阻更高的场合,还是不能满足要求。
而且,由于它的输入电阻是PN结的反偏电阻,在高温条件下工作时,PN结反向电流增大,反偏电阻的阻值明显下降。
与结型场效应管不同,金属-氧化物-半导体场效应管(MOSFET)的栅极与半导体之间隔有二氧化硅(SiO2)绝缘介质,使栅极处于绝缘状态(故又称绝缘栅场效应管),因而它的输入电阻可高达1015W。
它的另一个优点是制造工艺简单,适于制造大规模及超大规模集成电路。
MOS管也有N沟道和P沟道之分,而且每一类又分为增强型和耗尽型两种,二者的区别是增强型MOS管在栅-源电压vGS=0时,漏-源极之间没有导电沟道存在,即使加上电压vDS(在一定的数值范围内),也没有漏极电流产生(iD=0)。
而耗尽型MOS管在vGS=0时,漏-源极间就有导电沟道存在。
一、N沟道增强型场效应管结构a) N沟道增强型MOS管结构示意图(b) N沟道增强型MOS管代表符号 (c) P沟道增强型MOS管代表符号在一块掺杂浓度较低的P型硅衬底上,用光刻、扩散工艺制作两个高掺杂浓度的N+区,并用金属铝引出两个电极,分别作漏极d和源极s。
然后在半导体表面复盖一层很薄的二氧化硅(SiO2)绝缘层,在漏-源极间的绝缘层上再装上一个铝电极,作为栅极g。
另外在衬底上也引出一个电极B,这就构成了一个N沟道增强型MOS管。
显然它的栅极与其它电极间是绝缘的。
图 1(a)、(b)分别是它的结构示意图和代表符号。
代表符号中的箭头方向表示由P(衬底)指向N(沟道)。
P沟道增强型MOS管的箭头方向与上述相反,如图 1(c)所示。
MOS/CMOS集成电路MOS集成电路特点:制造工艺比较简单、成品率较高、功耗低、组成的逻辑电路比较简单,集成度高、抗干扰能力强,特别适合于大规模集成电路。
MOS集成电路包括:NMOS管组成的NMOS电路、PMOS管组成的PMOS电路及由NMOS和PMOS两种管子组成的互补MOS电路,即CMOS电路。
PMOS门电路与NMOS电路的原理完全相同,只是电源极性相反而已。
数字电路中MOS集成电路所使用的MOS管均为增强型管子,负载常用MOS管作为有源负载,这样不仅节省了硅片面积,而且简化了工艺利于大规模集成。
常用的符号如图1所示。
N沟MOS晶体管金属-氧化物-半导体(Metal-Oxide-SemIConductor)结构的晶体管简称MOS晶体管,有P型MOS管和N型MOS管之分。
MOS管构成的集成电路称为MOS集成电路,而PMOS管和NMOS管共同构成的互补型MOS集成电路即为CMOS集成电路。
由p型衬底和两个高浓度n扩散区构成的MOS管叫作n沟道MOS管,该管导通时在两个高浓度n扩散区间形成n型导电沟道。
n沟道增强型MOS管必须在栅极上施加正向偏压,且只有栅源电压大于阈值电压时才有导电沟道产生的n沟道MOS 管。
n沟道耗尽型MOS管是指在不加栅压(栅源电压为零)时,就有导电沟道产生的n沟道MOS管。
NMOS集成电路是N沟道MOS电路,NMOS集成电路的输入阻抗很高,基本上不需要吸收电流,因此,CMOS与NMOS集成电路连接时不必考虑电流的负载问题。
NMOS 集成电路大多采用单组正电源供电,并且以5V为多。
CMOS集成电路只要选用与NMOS集成电路相同的电源,就可与NMOS集成电路直接连接。
不过,从NMOS到CMOS直接连接时,由于NMOS输出的高电平低于CMOS集成电路的输入高电平,因而需要使用一个(电位)上拉电阻R,R的取值一般选用2~100KΩ。
N沟道增强型MOS管的结构在一块掺杂浓度较低的P型硅衬底上,制作两个高掺杂浓度的N+区,并用金属铝引出两个电极,分别作漏极d和源极s。
然后在半导体表面覆盖一层很薄的二氧化硅(SiO2)绝缘层,在漏——源极间的绝缘层上再装上一个铝电极,作为栅极g。
在衬底上也引出一个电极B,这就构成了一个N沟道增强型MOS管。
MOS管的源极和衬底通常是接在一起的(大多数管子在出厂前已连接好)。
它的栅极与其它电极间是绝缘的。
图(a)、(b)分别是它的结构示意图和代表符号。
代表符号中的箭头方向表示由P(衬底)指向N(沟道)。
P沟道增强型MOS管的箭头方向与上述相反,如图(c)所示。
N沟道增强型MOS管的工作原理(1)vGS对iD及沟道的控制作用① vGS=0 的情况从图1(a)可以看出,增强型MOS管的漏极d和源极s之间有两个背靠背的PN结。
当栅——源电压vGS=0时,即使加上漏——源电压vDS,而且不论vDS的极性如何,总有一个PN结处于反偏状态,漏——源极间没有导电沟道,所以这时漏极电流iD≈0。
② vGS>0 的情况若vGS>0,则栅极和衬底之间的SiO2绝缘层中便产生一个电场。
电场方向垂直于半导体表面的由栅极指向衬底的电场。
这个电场能排斥空穴而吸引电子。
排斥空穴:使栅极附近的P型衬底中的空穴被排斥,剩下不能移动的受主离子(负离子),形成耗尽层。
吸引电子:将 P型衬底中的电子(少子)被吸引到衬底表面。
(2)导电沟道的形成:当vGS数值较小,吸引电子的能力不强时,漏——源极之间仍无导电沟道出现,如图1(b)所示。
vGS增加时,吸引到P衬底表面层的电子就增多,当vGS达到某一数值时,这些电子在栅极附近的P衬底表面便形成一个N型薄层,且与两个N+区相连通,在漏——源极间形成N型导电沟道,其导电类型与P衬底相反,故又称为反型层,如图1(c)所示。
vGS越大,作用于半导体表面的电场就越强,吸引到P衬底表面的电子就越多,导电沟道越厚,沟道电阻越小。
开始形成沟道时的栅——源极电压称为开启电压,用VT表示。
上面讨论的N沟道MOS管在vGS<VT时,不能形成导电沟道,管子处于截止状态。
只有当vGS≥VT时,才有沟道形成。
这种必须在vGS≥VT时才能形成导电沟道的MOS管称为增强型MOS管。
沟道形成以后,在漏——源极间加上正向电压vDS,就有漏极电流产生。
vDS对iD的影响如图(a)所示,当vGS>VT且为一确定值时,漏——源电压vDS对导电沟道及电流iD的影响与结型场效应管相似。