MOS管由源极、漏极和栅极三个电极组成。根据栅极和沟道之间的型别不同,MOS管可分为P型MOS管和N型MOS管,PMOS管中的沟道为P型沟道,而NMOS管中的沟道为N型沟道。
工作原理
N沟道MOS管是以N型沟道为主导的场效应晶体管。当电压施加到门极时,形成的电场使得N型沟道区域导电。电子在N沟道中的流动形成电流,从而控制器件的导电能力。
P沟道MOS管则是以P型沟道为主导的场效应晶体管。当电压施加到门极时,形成的电场使得P型沟道区域导电。载流子的流动决定了P沟道MOS管的导电能力。
结构差异
N沟道MOS管的结构中,晶体管的基底为P型硅,而门电极是通过氧化层与基底电隔离的。N型沟道位于P型基底上方,形成N沟道-P型基底的结构。
P沟道MOS管的结构中,晶体管的基底为N型硅,门电极同样通过氧化层与基底电隔离。P型沟道位于N型基底上方,形成P沟道-N型基底的结构。
mos管n沟道和p沟道工作原理图
P沟道的源极S接输入,漏极D导通输出,N沟道相反;简单来说给箭头方向相反的电流就是导通,方向相同就是截止。
仅含有一个P--N结的二极管工作过程,如下图所示,我们知道在二极管加上正向电压时(P端接正极,N端接负极),二极管导通,其PN结有电流通过,这是因为在P型半导体端为正电压时,N型半导体内的负电子被吸引而涌向加有正电压的P型半导体端,而P型半导体端内的正电子则朝N型半导体端运动,从而形成导通电流。
同理,当二极管加上反向电压(P端接负极,N端接正极)时,这时在P型半导体端为负电压,正电子被聚集在P型半导体端,负电子则聚集在N型半导体端,电子不移动,其PN结没有电流通过,二极管截止。
对于N沟道场效应管(见图1),在栅极没有电压时,由前面分析可知,在源极与漏极之间不会有电流流过,此时场效应管处于截止状态(图1a),当有一个正电压加在N沟道的MOS场效应管栅极时(见图1b),由于电场的作用,此时N型半导体的源极和漏极的负电子被吸引出来涌向栅极;
但由于氧化膜的阻挡,是的电子聚集在两个N沟道之间的P型半导体中(见图1b),从而形成电流,使源极和漏极导通,我们也可以想象为两个N型半导体之间为一条沟,栅极电压的建立相当于为它们之间搭建了一座桥梁,该桥的大小由栅压的大小决定。
图2给出了P沟道的MOS场效应管的工作过程,其工作原理类似。
1、从外形上看:
p沟道的mos管比同规格的n沟道的要粗一些;
2、从导电性能看:
p沟道和n沟道相比,前者要比后者的电阻低一些(当然这只是一个方面)。
3、从耐温性看:
一般来说,相同规格下同等材质的情况下(如都是硅片),p沟道的耐高温能力要强于n型。
4、从稳定性上比较:
由于工艺的不同导致两者之间的差异较大;
5、从价格上分析:
由于制作工艺不同、原材料的不同以及成本等因素的影响使得两者的价格相差很大。
特性区别:
1、开关特性
N沟道MOS管在开关特性上表现得更好。它们的开启和关闭速度快,具有较低的导通电阻和较高的导通电流。这使得N沟道MOS管广泛应用于高频率和大功率电路等领域。
P沟道MOS管在开关特性上相对较差。它们的开启和关闭速度较慢,导通电阻较大,并且导通电流相对较小。因此,P沟道MOS管常用于低功率应用,如电源管理和集成电路等。
2、控制电压
N沟道MOS管的控制电压为正电压。当门-源电压高于某一阈值电压时,N沟道MOS管开始导通。相对地,当门-源电压低于阈值电压时,N沟道MOS管处于截止状态。
P沟道MOS管的控制电压为负电压。当门-源电压低于某一阈值电压时,P沟道MOS管开始导通。反之,当门-源电压高于阈值电压时,P沟道MOS管处于截止状态。
3、噪声特性
N沟道MOS管相对于P沟道MOS管具有较好的噪声特性。其噪声指标通常较低,这使得N沟道MOS管在灵敏电路和低噪声放大器等应用中表现出色。
P沟道MOS管的噪声特性相对较差,因此在噪声要求较高的电路中不常使用。
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