PMOS与NMOS场效应管相关知识点

1.PMOS 与 NMOS图示,MOS管又称场效应管,即在集成电路中绝缘性场效应管。MOS英文全称为Metal-Oxide-Semiconductor即金属-氧化物-半导体,确切的说,这个名字描述了集成电路中MOS管的结构,即:在一定结构的半导体器件上,加上二氧化硅和金属,形成栅极。MOS管的source和drain是可以对调的,都是在P型backgate中形成的N型区。
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MOS管的管脚有三个:源极S(source)、栅极G(Gate)和漏极(Drain)
源极:它就是来源,是源头,因此电流应该是从源头到别的地方,到哪呢?是漏极,肯定不是栅极,因为栅极是控制极,是发号施令的一个极,因此表演的应该是源极与漏极才对。这样一来,栅极就是导演,源极和漏极就是演员,只不过源极是主演,漏极是副角。这三个角色就在MOS这个舞台上发挥各自的职责

MOS管有两种:一个是PMOS管,一个是NMOS管;PMOS管就是positive管,是积极的管,而NMOS管是negative管,是消极的管。积极的管就是顺应潮流,顺势而为;消极的管就是违背趋势,逆流而上。很显然,电流从源极(输入端)到漏极(输出端),那就是顺势而为,因为源极就是源头嘛,因此这种管就是PMOS管;而电流要是从漏极(输入端)到源极(输出端),那就是逆流而上,是NMOS管

栅极也就是门(gate),既然是门,就具有控制的职能

无论是PMOS管还是NMOS管,我们只需要比较G极电压与S极电压大小关系就可以判断MOS管能不能导通

对于PMOS管来说,电流是从源极(输入端)到漏极(输出端),从上到下,各节点电平应该是依次变小的,因此栅极G的电压必须小于源极电压;换句话说,当UGS<0时,PMOS管才导通。

对于NMOS管来说,电流是从漏极(输入端)到源极(输出端),从下到上,各节点电平应该是依次变小的,因此栅极G的电压必须大于源极电压;换句话说,当UGS>0时,NMOS管才导通。
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NMOS是栅极高电平(VGS > Vt)导通,低电平断开,可用来控制与地之间的导通。
PMOS是栅极低电平(VGS < Vt)导通,高电平断开,可用来控制与电源之间的导通。

NMOS的特性,Vgs大于一定的值就会导通,适合用于源极接地时的情况(低端驱动),只要栅极电压达到4V或10V就可以了。
PMOS的特性,Vgs小于一定的值就会导通,适合用于源极接VCC时的情况(高端驱动),但是,虽然PMOS可以很方便地用作高端驱动,但由于导通电阻大,价格贵,替换种类少等原因,在高端驱动中,通常还是使用NMOS。

NMOS是栅极高电平(|VGS| > Vt)导通,低电平断开,可用来控制与地之间的导通。 PMOS是栅极低电平(|VGS| > Vt)导通,高电平断开,可用来控制与电源之间的导通。
NMOS因Source端一般接地(低电位),所以要让|VGS| > Vt, 则Gate端一般要接正电压,这样管子才能导通;
PMOS因Source端一般接VDD(高电平),所以要让|VGS|>Vt,则Gate端一般要接负电压(低与VDD的电压),这样管子才能导通

2.判断NMOS管和PMOS的方法
根据衬底PN结的方向,PN结指向内的为NMOS管,PN结指向外的为PMOS管。

3.PMOS 与 NMOS的应用
(1).下图为USB OTG电源管理分离电路
分析如下
假定左侧无电压,右侧为5V
  U14左侧三极管关闭右侧三极管导通,导致Q3 PMOS管关闭,结果为右侧电流无法流入左侧;
假定左侧为5V,右侧无电压
  U14左侧三极管导通右侧三极管关闭,导致Q3 PMOS管导通,结果为左侧电流能够流入右侧;
假定左侧为5V,右侧为5V
  U14左侧三极管导通右侧三极管导通,导致Q3 PMOS管关闭,结果为左侧与右侧无电流流动;
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