MOS管工作原理动画示意图也有N沟道和P沟道两类
MOS管基本原理(经典图文动画).

MOS场效应管一、二极管三极管MOS器件基本原理P-N结及其电流电压特性晶体二极管为一个由p 型半导体和n 型半导体形成的p-n 结,在其界面处两侧形成空间电荷层,并建有自建电场。
当不存在外加电压时,由于p-n 结两边载流子浓度差引起的扩散电流和自建电场引起的漂移电流相等而处于电平衡状态。
当外界有正向电压偏置时,外界电场和自建电场的互相抑消作用使载流子的扩散电流增加引起了正向电流:。
当外界有反向电压偏置时,外界电场和自建电场进一步加强,形成在一定反向电压范围内与反向偏置电压值无关的反向饱和电流I0 。
当外加的反向电压高到一定程度时,p-n 结空间电荷层中的电场强度达到临界值产生载流子的倍增过程,产生大量电子空穴对,产生了数值很大的反向击穿电流,称为二极管的击穿现象。
双极结型三极管相当于两个背靠背的二极管PN 结。
正向偏置的EB 结有空穴从发射极注入基区,其中大部分空穴能够到达集电结的边界,并在反向偏置的CB 结势垒电场的作用下到达集电区,形成集电极电流IC 。
在共发射极晶体管电路中, 发射结在基极电路中正向偏置, 其电压降很小。
绝大部分的集电极和发射极之间的外加偏压都加在反向偏置的集电结上。
由于VBE 很小,所以基极电流约为IB= 5V/50 k Ω= 0.1mA 。
如果晶体管的共发射极电流放大系数β= IC / IB =100, 集电极电流IC= β*IB=10mA。
在500Ω的集电极负载电阻上有电压降VRC=10mA*500Ω=5V,而晶体管集电极和发射极之间的压降为VCE=5V,如果在基极偏置电路中叠加一个交变的小电流ib,在集电极电路中将出现一个相应的交变电流ic,有c/ib=β,实现了双极晶体管的电流放大作用。
金属氧化物半导体场效应三极管的基本工作原理是靠半导体表面的电场效应,在半导体中感生出导电沟道来进行工作的。
当栅G 电压VG 增大时,p 型半导体表面的多数载流子棗空穴逐渐减少、耗尽,而电子逐渐积累到反型。
N沟道MOS管的结构及工作原理

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。
二、N沟道增强型场效应管工作原理1.vGS对iD及沟道的控制作用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)。
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。
N沟道和P沟道MOS管工作原理

N沟道和P沟道MOS管工作原理N沟道MOSFET(NMOS)的工作原理是利用负电压加在接近沟道区域的电极上,形成一个负电荷区域,使电子在沟道内移动。
当NMOS的栅极电压高于沟道电压时,电子将被吸引到NMOS的沟道区域。
这将导致沟道中的电子数量增加,形成一个导电通道。
电子通过沟道流动时,NMOS处于导电状态,可将电流从源极到漏极引导。
当栅极电压低于沟道电压时,电子无法通过沟道流动,NMOS处于截止状态。
P沟道MOSFET(PMOS)的工作原理则相反。
利用正电压加在接近沟道区域的电极上,形成一个正电荷区域,吸引电子从沟道区域离开。
当PMOS的栅极电压低于沟道电压时,电子将被吸引到PMOS的沟道区域。
这将导致沟道中的电子数量减少,形成一个导电通道。
电子通过沟道流动时,PMOS处于导电状态,可将电流从漏极到源极引导。
当栅极电压高于沟道电压时,电子无法通过沟道流动,PMOS处于截止状态。
NMOS和PMOS的主要区别在于沟道区域的掺杂类型。
NMOS的沟道区域是正掺杂的P型半导体,而PMOS的沟道区域是负掺杂的N型半导体。
这种不同的掺杂类型导致了不同的工作原理和电子流动方式。
MOSFET是现代集成电路中最常用的晶体管结构之一、它具有高度的集成度、低功耗和控制灵活性,广泛应用于数字电路和模拟电路中。
在数字电路中,NMOS和PMOS通常用于构建逻辑门电路,如与门、或门和非门。
在模拟电路中,MOSFET经常用作可变电阻、放大器和开关等各种功能的基本构建单元。
总之,N沟道和P沟道MOSFET的工作原理是通过施加电场来控制沟道区域的电子流动,从而实现电流的导通和截止。
这种电场效应的工作方式使得MOSFET能够在集成电路中发挥重要的作用。
N沟道和P沟道MOS管工作原理

MOS/CMOS集成电路简介及N沟道MOS管和P沟道MOS管在实际项目中,我们基本都用增强型mos管,分为N沟道和P沟道两种。
我们常用的是NMOS,因为其导通电阻小,且容易制造。
在MOS管原理图上可以看到,漏极和源极之间有一个寄生二极管。
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。
顺便说一句,体二极管只在单个的MOS管中存在,在集成电路芯片内部通常是没有的。
1.导通特性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4V或10V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。
2.MOS开关管损失不管是NMOS还是PMOS,导通后都有导通电阻存在,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MOS管导通电阻一般在几十毫欧左右,几毫欧的也有。
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,而且开关频率越高,损失也越大。
导通瞬间电压和电流的乘积很大,造成的损失也就很大。
缩短开关时间,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。
3.MOS管驱动跟双极性晶体管相比,一般认为使MOS管导通不需要电流,只要GS电压高于一定的值,就可以了。
这个很容易做到,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。
N沟道和P沟道MOS管

MOS/CMOS集成电路简介及N沟道MOS管和P沟道MOS管在实际项目中,我们基本都用增强型mos管,分为N沟道和P沟道两种。
我们常用的是NMOS,因为其导通电阻小,且容易制造。
在MOS管原理图上可以看到,漏极和源极之间有一个寄生二极管。
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。
顺便说一句,体二极管只在单个的MOS管中存在,在集成电路芯片内部通常是没有的。
1.导通特性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4V或10V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。
2.MOS开关管损失不管是NMOS还是PMOS,导通后都有导通电阻存在,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MOS管导通电阻一般在几十毫欧左右,几毫欧的也有。
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,而且开关频率越高,损失也越大。
导通瞬间电压和电流的乘积很大,造成的损失也就很大。
缩短开关时间,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。
3.MOS管驱动跟双极性晶体管相比,一般认为使MOS管导通不需要电流,只要GS电压高于一定的值,就可以了。
这个很容易做到,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。
p沟道mos管和n沟道mos管应用电路

p沟道mos管和n沟道mos管应用电路
摘要:
1.MOS 管的基本概念
2.p 沟道MOS 管和n 沟道MOS 管的区别
3.p 沟道MOS 管和n 沟道MOS 管的应用电路
4.结论
正文:
MOS 管(金属- 氧化物- 半导体场效应晶体管)是一种半导体器件,是现代电子技术中应用最广泛的基本元器件之一。
根据沟道类型的不同,MOS 管可以分为p 沟道MOS 管和n 沟道MOS 管。
p 沟道MOS 管的沟道是由p 型半导体构成的,而n 沟道MOS 管的沟道则是由n 型半导体构成的。
这两种MOS 管在结构上的主要区别就在于沟道的类型不同。
p 沟道MOS 管的源极和漏极都是p 型半导体,而n 沟道MOS 管的源极和漏极都是n 型半导体。
在实际应用中,p 沟道MOS 管和n 沟道MOS 管都有广泛的应用。
例如,p 沟道MOS 管可以用于放大电路、开关电路和振荡电路等。
而n 沟道MOS 管则可以用于电源开关、信号放大和振荡器等电路。
总的来说,无论是p 沟道MOS 管还是n 沟道MOS 管,都在现代电子技术中扮演着非常重要的角色。
N沟道和P沟道MOS管工作原理

N沟道和P沟道MOS管工作原理MOS管(Metal-Oxide-Semiconductor Field-Effect Transistor)是一种常用的半导体器件,由金属-氧化物-半导体结构组成。
其中,N沟道MOS管和P沟道MOS管是两种常用的MOS管类型。
它们的工作原理略有不同,下面将详细介绍。
一、N沟道MOS管(N-Channel MOSFET)工作原理:N沟道MOS管的基本结构由N型衬底、P型衬底上的N型沟道、P型栅极和绝缘层(通常为氧化硅SiO2)组成。
当沟道中间层没有加电压时,P型沟道区域导电能力强于N型衬底区域,因此MOS管处于截止状态。
当P型栅极施加正向电压时,沟道区域下方的内电场将使P型区域带有正电荷,形成沟道通过,MOS管进入导通状态。
这种情况下,栅极-源极之间的电压被称为V_DS,栅极-沟道之间的电压被称为V_GS。
N沟道MOS管的工作原理是基于场效应。
当栅极-沟道电压(V_GS)增大时,场效应电压将增大,导致沟道区域的电荷密度增加,电流也会随之增加。
当V_GS增大到一定值时,沟道的电阻下降到很小,电流将接近饱和状态。
因此,N沟道MOS管可以被视为可以控制电流的开关。
二、P沟道MOS管(P-Channel MOSFET)工作原理:P沟道MOS管的基本结构与N沟道MOS管类似,但其沟道区域是P型半导体,而栅极是N型半导体。
与N沟道MOS管相比,P沟道MOS管的工作原理相反。
当P沟道MOS管的栅极电压为零时,由于N型沟道和P型衬底之间的PN结的反向偏置,形成一个截止区。
当P型栅极施加负向电压时,沟道区域的电荷会被压缩,在栅极电压达到一定值时,PN结会被反向击穿,沟道将打开,P沟道MOS管进入导通状态。
与N沟道MOS管类似,P沟道MOS管也是基于场效应工作的。
当栅极-沟道电压(V_GS)减小时,沟道中的电荷密度减小,导致电流减小。
当V_GS减小到一定值时,沟道关闭,电流为零。
因此,P沟道MOS管可以被视为可以控制电流的开关。
N沟道MOS管和P沟道MOS管

MOS/CMOS集成电路简介及N沟道MOS管和P沟道MOS管2009-03-20 11:18MOS/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。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性,平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益,请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间:9:00-18:30)。
MOS管工作原理动画示意图也有N沟道和P沟道两类
绝缘型场效应管的栅极与源极、栅极和漏极之间均采用SiO2绝缘层隔离,因此而得名。
又因栅极为金属铝,故又称为MOS管。
它的栅极-源极之间的电阻比结型场效应管大得多,可达1010Ω以上,还因为它比结型场效应管温度稳定性好、集成化时温度简单,而广泛应用于大规模和超大规模集成电路中。
与结型场效应管相同,MOS管工作原理动画示意图也有N沟道和P沟道两类,但每一类又分为增强型和耗尽型两种,因此MOS管的四种类型为:N沟道增强型管、N沟道耗尽型管、P沟道增强型管、P沟道耗尽型管。
凡栅极-源极电压UGS为零时漏极电流也为零的管子均属于增强型管,凡栅极-源极电压UGS为零时漏极电流不为零的管子均属于耗尽型管。
根据导电方式的不同,MOSFET又分增强型、耗尽型。
所谓增强型是指:当VGS=0时管子是呈截止状态,加上正确的VGS后,多数载流子被吸引到栅极,从而“增强”了该区域的载流子,形成导电沟道。
N沟道增强型MOSFET基本上是一种左右对称的拓扑结构,它是在P型半导体上生成一层SiO2 薄膜绝缘层,然后用光刻工艺扩散两个高掺杂的N型区,从N型区引出电极,一个是漏极D,一个是源极S。
在源极和漏极之间的绝缘层上镀一层金属铝作为栅极G。
当VGS=0 V时,漏源之间相当两个背靠背的二极管,在D、S之间加上电压不会在D、S 间形成电流。
当栅极加有电压时,若0VGS(th)时( VGS(th)称为开启电压),由于此时的栅极电压已经比较强,在靠近栅极下方的P型半导体表层中聚集较多的电子,可以形成沟道,将漏极和源极沟通。
如果此时加有漏源电压,就可以形成漏极电流ID。
在栅极下方形成的导电沟道中的电子,因与P型半导体的载流子空穴极性相反,故称为反型层。
随着VGS的继续增加,ID。