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。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。假設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。

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，懇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。PMOS的特性，Vgs小于一定的值就會導通，適宜用于源極接VCC時的情況（高端驅動）。但是，固然PMOS可以很便當地用作高端驅動，但由于導通電阻大，價錢貴，交流種類少等緣由，在高端驅動中，通常還是運用NMOS。

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。

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