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NMOS和PMOS电流流向以及导通条件
时间:2023-09-05
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我们经常会提到NMOS和PMOS,并且微碧在往期讲过不少两者在一些应用领域中的情况。但是很少对两者的基本情况进入深入探讨,今天我们来对两者之间的区别进行简单的讲解(以电流和导通条件为主)。

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NMOS的电流流向和导通条件:

NMOS(N沟道MOSFET)

电流流向:

NMOS的电流流向是从源极(S)到漏极(D)。当正向偏置电压施加在栅极(G)和源极之间时,电流从源极流向漏极S-D。

电流可由D-->S(nmos),也可S-->D(pmos)。主要是看源极和漏极之间的电位,漏极电位高于源极,电流D到S。源极电位高于漏极,电流S到D。

导通条件:

NMOS的导通条件是当栅极和源极之间的电压(Vgs)大于或等于阈值电压(Vth)时。阈值电压是一个特定的电压值,它决定了MOSFET是否导通。一旦Vgs大于或等于Vth,NMOS就会导通。此时,栅极和漏极之间的电压(Vgd)可以是正值或零。

PMOS的电流流向和导通条件:

PMOS(P沟道MOSFET)的电流流向和导通条件如下所述。

电流流向:

PMOS的电流流向是从漏极(D)到源极(S)。当负向偏置电压施加在栅极(G)和源极之间时,电流从漏极流向源极D-S。

导通条件:

PMOS的导通条件是当栅极和源极之间的电压(Vgs)小于或等于阈值电压(Vth)时。阈值电压是一个特定的电压值,它决定了MOSFET是否导通。一旦Vgs小于或等于Vth,PMOS就会导通。此时,栅极和漏极之间的电压(Vgd)可以是负值或零。

S是源极,D是漏极

对于NMOS,载流子是电子,我们知道电子的流向都是从源极到漏极,但是电流的流向是从漏极到源极。

对于PMOS,载流子是空穴对,空穴对的流向也是从源极到漏极,与NMOS不同的是PMOS电流的方向也是从源极到漏极,注意区分。

以常见的Silicon-On-Insulator(SOI)技术制造的NMOS和PMOS为例

对于NMOS:

- 阈值电压(Vth):通常在0.2V到0.7V之间,具体取决于器件的尺寸和工艺。

- 电流流向:从源极到漏极(S到D)。

对于PMOS:

- 阈值电压(Vth):通常在-0.2V到-0.7V之间,具体取决于器件的尺寸和工艺。

- 电流流向:从漏极到源极(D到S)。

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说明:阈值电压影响因素:衬底掺杂浓度,金属半导体功函数,栅氧化层电容,关于衬底偏置效应等。

NMOS和PMOS两者的衬底浓度不为相同,然而,衬底浓度越大,对应MOS管的阈值电压也越大,所以一般PMOS的阈值电压都要比NMOS要更大一些。

需要注意的是,以上数据仅供参考,实际的阈值电压和电流流向可能因不同器件和工艺而有所不同。

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