nMOS與pMOS區(qū)別10.4.1

1、N溝MOS晶體管金屬-氧化物-半導(dǎo)體（Metal-Oxide-SemIConductor）結(jié)構(gòu)的晶體管簡(jiǎn)稱MOS晶體管，有P型MOS管和N型MOS管之分。MOS管構(gòu)成的集成電路稱為MOS集成電路，而PMOS管和NMOS管共同構(gòu)成的互補(bǔ)型MOS集成電路即為CMOS集成電路。由p型襯底和兩個(gè)高濃度n擴(kuò)散區(qū)構(gòu)成的MOS管叫作n溝道MOS管，該管導(dǎo)通時(shí)在兩個(gè)高濃度n擴(kuò)散區(qū)間形成n型導(dǎo)電溝道。n溝道增強(qiáng)型MOS管必須在柵極上施加正向偏壓，且只有柵源電壓大于閾值電壓時(shí)才有導(dǎo)電溝道產(chǎn)生的n溝道MOS管。n溝道耗盡型MOS管是指在不加?xùn)艍海旁措妷簽榱悖r(shí)，就有導(dǎo)電溝道產(chǎn)生的n溝道MOS管。NMOS集成電路是

2、N溝道MOS電路，NMOS集成電路的輸入阻抗很高，基本上不需要吸收電流，因此，CMOS與NMOS集成電路連接時(shí)不必考慮電流的負(fù)載問題。NMOS集成電路大多采用單組正電源供電，并且以5V為多。CMOS集成電路只要選用與NMOS集成電路相同的電源，就可與NMOS集成電路直接連接。不過，從NMOS到CMOS直接連接時(shí)，由于NMOS輸出的高電平低于CMOS集成電路的輸入高電平，因而需要使用一個(gè)（電位）上拉電阻R，R的取值一般選用2100KQ。N溝道增強(qiáng)型MOS管的結(jié)構(gòu)道增強(qiáng)型MOS管的工作原理(1)vGS對(duì)iD及溝道的控制作用vGS=0的情況從圖1(a)可以看出，增強(qiáng)型MOS管的漏極d和源極s之間有兩

3、個(gè)背靠背的PN結(jié)。當(dāng)柵源電壓vGS=0時(shí)，即使加上漏源電壓vDS,而且不論vDS的極性如何，總有一個(gè)PN結(jié)處于反偏狀態(tài)，漏一一源極間沒有導(dǎo)電溝道，所以這時(shí)漏極電流iD=0。vGS0的情況如圖(a)所示，當(dāng)vGSVT且為一確定值時(shí)，漏源電壓vDS對(duì)導(dǎo)電溝道及電流iD的影響與結(jié)型場(chǎng)效應(yīng)管相似。漏極電流iD沿溝道產(chǎn)生的電壓降使溝道內(nèi)各點(diǎn)與柵極間的電壓不再相等，靠近源極一端的電壓最大，這里溝道最厚，而漏極一端電壓最小，其值為VGD=vGSvDS,因而這里溝道最薄。但當(dāng)vDS較小(vDSvvGS-VT)時(shí)，它對(duì)溝道的影響不大，這時(shí)只要vGS定，溝道電阻幾乎也是一定的，所以iD隨vDS近似呈線性變化。隨著

4、vDS的增大，靠近漏極的溝道越來越薄，當(dāng)vDS增加到使VGD=vGSvDS=VT(或vDS=vGSVT)時(shí)，溝道在漏極一端出現(xiàn)預(yù)夾斷，如圖2(b)所示。再繼續(xù)增大vDS，夾斷點(diǎn)將向源極方向移動(dòng)，如圖2(c)所示。由于vDS的增加部分幾乎全部降落在夾斷區(qū)，故iD幾乎不隨vDS增大而增加，管子進(jìn)入飽和區(qū)，iD幾乎僅由vGS決定。式中IDO是vGS=2VT時(shí)的漏極電流iD。(2)參數(shù)MOS管的主要參數(shù)與結(jié)型場(chǎng)效應(yīng)管基本相同，只是增強(qiáng)型MOS管中不用夾斷電壓VP,而用開啟電壓VT表征管子的特性。N溝道耗盡型MOS管的基本結(jié)構(gòu)在飽和區(qū)內(nèi)，耗盡型MOS管的電流方程與結(jié)型場(chǎng)效應(yīng)管的電流方程相同，即:各種場(chǎng)效

5、應(yīng)管特性比較P溝MOS晶體管金屬氧化物半導(dǎo)體場(chǎng)效應(yīng)（MOS）晶體管可分為N溝道與P溝道兩大類，P溝道硅MOS場(chǎng)效應(yīng)晶體管在N型硅襯底上有兩個(gè)P+區(qū)，分別叫做源極和漏極，兩極之間不通導(dǎo)，柵極上加有足夠的正電壓（源極接地）時(shí)，柵極下的N型硅表面呈現(xiàn)P型反型層，成為連接源極和漏極的溝道。改變柵壓可以改變溝道中的電子密度，從而改變溝道的電阻。這種MOS場(chǎng)效應(yīng)晶體管稱為P溝道增強(qiáng)型場(chǎng)效應(yīng)晶體管。如果N型硅襯底表面不加?xùn)艍壕鸵汛嬖赑型反型層溝道,加上適當(dāng)?shù)钠珘海墒箿系赖碾娮柙龃蠡驕p小。這樣的MOS場(chǎng)效應(yīng)晶體管稱為P溝道耗盡型場(chǎng)效應(yīng)晶體管。統(tǒng)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(duì)值相等的情況下，PMOS晶體管的跨導(dǎo)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(duì)值一般偏高，要求有較高的工作電壓。它的供電電源的電壓大小和極性,與雙極型晶體管一一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(dǎo)小，所以工作速度更低，在NMOS電路（見N溝道金屬一氧化物一半導(dǎo)體集成電路）出現(xiàn)之后，多數(shù)已為NMOS電路所取代。只是，因PMOS電路工藝簡(jiǎn)單，價(jià)格便宜，有些中規(guī)模和小規(guī)模數(shù)字控制電路仍采用PMOS電路技術(shù)。PMOS集成電路是一種適合在低速、低頻領(lǐng)域內(nèi)應(yīng)用的器件