P溝道MOS管開關電路圖文詳解及工作原理、特點介紹-KIA MOS管
信息來源：本站 日期：2018-08-02
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，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P型反型層，成為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晶體管閾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)呈現之后，多數已為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場效應晶體管稱為P溝道增強型場效應晶體管。假定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場效應晶體管稱為P溝道耗盡型場效應晶體管。統稱為PMOS晶體管。
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區與襯底之間的PN結均為反偏，同時為了在襯底頂表面左近構成導電溝道，柵極對源極的電壓Vgs也應為負。
1．Ｖds≠Ｏ的情況導電溝道構成以后，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。
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。但是因為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。
下面電路為P溝道MOS管用作電路切換開關使用電路：
電路分析如下：
p溝道mos管開關電路的開啟條件是VGS電壓為負壓，并且電壓的絕對值大于最低開啟電壓，一般小功率的PMOS管的最小開啟電壓為0.7V左右，假設電池充滿電，電壓為4.2V,VGS=-4.2V，P溝道MOS管是導通的，電路是沒有問題的。當5V電壓時，G極的電壓為5V，S極的電壓為5VV-二極管壓降（0.5左右）=4.5V，PMOS管關段，當沒有5V電壓時，G極電壓下拉為0V，S極的電壓為電池電壓（假設電池充滿電4.2V）-MOS管未導通二極管壓降（0.5V）=3.7，這樣PMOS就導通，二極管壓降就沒有了這樣VGS=-4.2V.PMOS管導通對負載供電。在這里用一個肖特基二極管（SS12）也可以解決這個問題，不過就是有0.3V左右的電壓降。這里使用P溝道MOS管，P溝道MOS管完全導通，內阻比較小，優與肖特基，幾乎沒有壓降。不過下拉電阻使用的有點大，驅動P溝道MOS不需要電流的，只要電壓達到就可以了，可以使用大電阻，減少工作電流，推薦使用10K-100K左右的電阻。
MOS管的工作原理(以N溝道增強型MOS場效應管)它是利用VGS來控制“感應電荷”的多少，以改變由這些“感應電荷”形成的導電溝道的狀況，然后達到控制漏極電流的目的。在制造管子時，通過工藝使絕緣層中出現大量正離子，故在交界面的另一側能感應出較多的負電荷，這些負電荷把高滲雜質的N區接通，形成了導電溝道，即使在VGS=0時也有較大的漏極電流ID。當柵極電壓改變時，溝道內被感應的電荷量也改變，導電溝道的寬窄也隨之而變，因而漏極電流ID隨著柵極電壓的變化而變化。
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